智能交通電子警察與城市道路監控系統[1]

分類：技術教程日期：2007-12-13 00:00:00

20世紀60-70年代是世界經濟發展的黃金時期，但伴隨經濟高速發展出現了交通狀況的不斷惡化。尤其是進入21世紀以來，無論是發達國家還是發展中國家，都毫無例外不同程度地受交通問題的困擾，交通擁擠、交通事故、環境污染已成為現代社會亟待解決的幾大問題，由此帶來了巨大的能源消耗，浪費大量寶貴時間。
面臨日益嚴重的交通問題，世界發達國家于上世紀60年代開始研究并提出了智能交通系統（ITS）（英文Intelligent Transport Systems）概念，進入90年代以后ITS卻突然以驚人的速度發展，許多發達國家爭先恐后地投以巨資進行ITS的研究與開發。ITS是交通、計算機、信息、通信和系統科學與工程的有效結合，最大限度緩解交通擁堵狀況。城市道路監控作為智能交通領域一個重要部分，同時城市道路監控一直也是安防監控領域主要應用方面。隨著計算機技術、通訊技術、信息技術的飛速發展，安防監控所涵蓋的范圍越來越大，并且與很多新技術密集型領域如IT、ITS等相互滲透擴展。
城市道路監控主要有兩部分，一是傳統意義上的安防監控，二是交通監控。交通監控通常由交通信息統計系統和電子警察處罰系統組成，它是智能交通ITS技術和監控技術相結合，是一種全新的技術形式。
交通信息統計系統可以對一個大范圍內的公路路況信息進行及時、準確地采集和統計，信息包括“道路占有率、車流密度、車隊長度、流通量、平均速度等，能為道路疏導提供有力的理論依據，可以配合廣播等傳媒實現交通誘導功能。
電子警察執法處罰系統具有高技術含量，可以對“超速、逆行、闖紅燈、禁停、壓黃線、搶占公交車道等一系列違章現象進行準確、穩定、自動、全天候的監控、執法和處罰。電子警察的出現可以大大緩解因違章行為導致交通事故增加與警力少和警務人員勞動強度大的矛盾，有效抑制的由于人為違章引起的交通事故。
智能交通把交通信息統計系統和電子警察執法處罰系統引入到城市道路監控中，實現了城市道路的點面結合式監控，提高了城市整體安全防范水平，緩解了日益嚴重的交通壓力，加強了駕駛員遵守交通法規的意識，降低了惡性事件發生率。下面主要介紹交通監控的幾個系統及應用：
一、電子警察執法處罰系統
1、機動車闖紅燈違章視頻監測系統
機動車闖紅燈違章行為，經常引發嚴重的交通事故。機動車闖紅燈違章視頻監測系統安裝于交通路口，全天候對闖紅燈的違章機動車輛進行監測，不僅能對違章車輛拍照，還能夠實時對違章車輛的牌照和違章軌跡進行自動判斷識別。公安交通管理部門以抓拍的違章照片、視頻錄像為依據對違章者進行處罰教育，從而大大提高機動車駕駛員的自覺性，增強交通安全意識，減少因闖紅燈違章行為而造成的事故、堵塞和交通混亂，加快車輛在交通路口行駛速度，保證道路暢通。
該系統是一個基于網絡的分布式系統，系統分為前端視頻檢測與抓拍系統、路口局部數據處理系統、遠程數據傳輸系統、中心數據管理與處罰系統四大部分。

圖1闖紅燈軟件運行界面
交通信號控制系統輸出路口紅綠燈信號，確定放行車道和禁行車道。禁行車道通過視頻車輛檢測單元，車輛檢測單元檢測到有車輛通過禁行車道時，通過主控機控制闖紅燈違章抓拍單元拍攝違章車輛號牌圖片和該方向的全景圖片，為確保所拍照片能夠作為民警執法依據，系統抓拍兩幅連續全景圖片，以反映車輛運行軌跡，所有處理結果都存儲于主控機（工控機）的存儲單元中，同時系統具有硬盤錄像功能，可以將違章事件的視頻數據紀錄在硬盤上。存儲信息可通過通信子系統由人工控制下載給筆記本計算機，或自動通過光纖、無線等傳輸方式傳給中心端數據管理子系統。這樣對于違章闖紅燈行為既有違章抓拍圖片，又有視頻圖像，避免了違章處罰引發的爭議，同時對于一些交通事故引發原因、責任判定提供了有力的證據。

圖2 闖紅燈違章監測示意圖
2、機動車超速檢測系統
隨著國民經濟的迅猛發展，我國高速公路、城市快速路上行駛的車輛越來越多、速度也越來越快，與車輛交通有關的案件也呈不斷上升勢頭，交通肈事逃逸等案件時有發生。如何運用科學的手段幫助公安部門有效控制高速公路上超速違章現象、抓捕逃逸車輛，已成為公安交通部門亟待解決的問題。
基于這種情況，開發了機動車超速檢測系統。系統利用視頻圖像處理技術，對高速公路車道上的汽車進行非接觸式監控，獲得超速車輛車速、車牌號碼、違章照片等運行狀態信息，可對高速公路或城市快速路上的超速車輛信息進行準確、穩定、全天候的檢測和記錄。同時與黑名單中的“稽查車輛”進行比對，可以很好的輔助治安監控管理。系統還可以將違章車輛信息送回指揮中心以及收費站，便于存檔和對違章車輛進行處罰。這一套功能強大的智能交通監控系統可廣泛應用于高速公路和城市快速路管理、卡口管理、巡邏執勤、逃逸車輛抓捕等場合，具有很好的應用前景。
該系統突破了大量的技術難點，實現了高速車牌識別。每車道在僅架設一臺CCD（攝像頭）、有測速雷達的情況下精確的檢測車速、捕捉車牌信息。該系統具有：成本低、識別率高、軟件測速、高速識別、性能穩定、結構精簡、維護容易、低故障、完全采用視頻觸發和識別（無需破壞路面埋設線圈或安裝紅外探頭）等技術優勢，從而確定了在同類產品中的領先地位。
“機動車超速檢測系統”是實時響應系統。其原理是將前端車輛圖像信息采集CCD（攝像頭）架設在待測車道上方，識別軟件采用圖像觸發的方法，對CCD（攝像頭）傳回的數字視頻信號進行分析，判斷是否有車輛經過。當發現有車輛駛入監測區域，則立刻啟動識別模塊，獲取實時車牌圖像數據后，系統在極短時間（1秒左右）完成車速檢測、圖像識別、車輛數據入庫、圖像數據入庫、道路信息分析、檢索數據等處理。如果發現通過車輛超速或是交警、公安機關需要查找的車輛（如被盜搶車輛），系統可通過遠程數據網絡，向“指揮中心”和“攔截站”發出告警信息，通知有關部門或有關人員。告警信息包括：發現觸發報警車輛的時間、地點、車速、車牌號碼、抓拍的車輛照片、車輛被緝查的原因。對于存放于數據庫中的過車記錄，可以隨時進行檢索，掌握車輛的去向，可以作為違章處罰的根據或對破案提供幫助。

圖3 超速軟件運行界面
3、移動式車輛稽查系統
移動式車輛稽查系統為將車輛視頻檢測、雷達測速、車牌自動識別和車輛稽查數據庫實時比對等先進技術于一體的實時稽查系統。該系統可對行駛車輛進行測速、牌照抓拍、識別和比對，在不影響正常交通的情況下，能自動實時稽查違規車輛，有效地進行交通執法。
移動稽查系統在自動運行的基礎上增加了手動抓拍的工作模式。自動運行通過自動車輛觸發算法實現車輛的自動抓拍和識別，可以實現系統全天候狀態下的自動運行；手動工作模式可以人工參與系統的運行，以保證抓拍的圖片更加準確，還可以對逆行、壓黃線、違章停車等多種違法行為進行移動過程中的手動抓拍。兩種可選的工作方式有效的滿足了廣泛的用戶需求。系統可以實現各種違章抓拍、道路監控、記錄核查過往車輛車牌與數據庫比對，對記錄在案的問題車輛及時報警，這種有效便捷、靈活多樣的工作模式，大大提高了交警執法力度。

圖4移動式車輛稽查系統運行界面
系統技術特點
1)可在雙動模式下工作，即在巡邏狀態下行駛的警車對運動的目標車輛進行檢測。
2) 采用先進的視頻車輛檢測技術，可以實時、準確地識別各種車牌。
3) 采用先進的 Ka波段雷達測速儀進行速度測量，可支持速度鎖定，最快速度跟蹤等多種工作模式。
4) 可外接2個雷達探頭。
5) 能夠對違章車輛進行抓拍、錄像與自動報警。
6) 檢測目標車輛速度范圍：0-200km。車牌識別率>90% 。
7) 支持與指揮中心之間的 GPRS數據通訊。
8) 系統界面友好易用。
9) 可使用筆記本、小型工控機作為車載運算平臺。
4、其它常見違章行為監測系統
電子警察系統的核心技術是車牌識別技術、視頻虛擬線圈檢測技術。利用核心技術可以附帶開發出多種電子警察監測系統，自動監測、取證、執法處罰多種駕駛員違章行為，如“公交車道監測系統”、“壓雙黃線監測系統”、“非機動車道行車監測系統”、“逆行禁行車輛監測系統”、“緊急停車帶行車監測系統”。
在機動車日益增多，而駕駛員自覺守法意識淡薄，監督警力不足的情況下，少數駕駛員在僥幸心理的驅使下，經常違章卻很少受到處罰。在沒有交警執法的情況下，公交車道、非機動車車道上經常出現機動車的身影，在沒有隔離帶的雙向道路上，經常出現超車壓黃線的情景，一些單行線上經常有逆行車輛出現，緊急停車帶內經常有車輛長期停留，這些違章行為是交通事故的重大隱患，并由此引發的交通事故頻頻發生。