1、浙江大华技术股份有限公司1浙江大华高清卡口系统（DH-CP200）设计方案浙江大华技术股份有限公司2010 年 1 月浙江大华技术股份有限公司1第一部分 系统方案设计1.1. 概述针对目前公安、交警、治安等执法部门对技术标准要求的提高和市场的响应，我们开发出了高达 200 万像素的嵌入式公路车辆智能监测系统，车辆图像的分辨率达 1600*1200 像素，所抓拍的图片不仅可以清晰的看清前排司乘人员的面部特征，也可以高质量的分辨车辆的牌照，具有很高的车牌自动识别率，识别率实测可达 98%以上。线圈检测智能卡口系统主要由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元、电源单
2、元及全天候防护罩组成。利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路面过往的每一辆机动车进行连续 24 小时全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别，并能进行车辆动态布控，对超速、逆行等违法以及被盗抢、肇事逃逸、作案嫌疑车辆进行报警。通过公安网络将各个监控点信息传送到交通管理指挥中心，实现信息共享。本方案在应用系统设计中，对经过公路车道的所有车辆进行图像记录，并实时识别出车辆的牌照，可将识别结果与公安黑名单车辆库、交警违法车辆库的车牌号码进行比对，并有实时报警功能；系统记录的图像可以清楚地分辨前排司乘人员的面部特征，图像的分辨率达到 1600*1200
3、像素；系统同时兼顾：既能清楚的分辨司乘人员的面部特征，且具有尽可能高的车牌自动识别率；系统可以适应各种天气光照环境，对于白天的强光和夜间的补光都有有效的解决方法；系统有较快的拍摄速度、识别速度、查询速度、报警速度；并具有友好的接口，可以与其它系统方便的共享信息。1.2. 系统设计原则 标准化：公路车辆智能监测记录系统严格按照公安部颁标准公路车辆智能监测记录系统通用技术条件 （GA/T 497-2009）规定的技术要求进行设计，同时，在采用高清摄像技术方面又进行了功能和性能上的扩展。 可扩展性和兼容性：浙江大华技术股份有限公司2由于用户以后的需求会不断增加，系统建设的规模将随之扩大，在设计上，既
4、要在功能上推陈出新，又要兼容旧的系统，以保护用户的投资，因此我们采用模块化设计，模块间数据传输均采用标准的传输协议，任何一个模块的升级短期内都不会影响到其它模块的正常应用。 可用性：我们充分考虑用户实际情况，针对大多数用户的要求，设计出可满足各种功能需要的方案，并充分考虑了人为不可抗拒的其他因素造成故障的可能性，应用案例众多，项目经验丰富。 易用性：卡口系统采用嵌入式一体化抓拍主机，模块化的设计使安装使用非常方便。用户只需简单的接线，并按相应的调试程序进行安装调试就可达到最佳的应用效果。所有实时监控、牌照识别、实时上传等工作，均为完全智能控制，不用单独设置。 合理性：严格以系统工程学及其它先进
5、理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合并尽可能的发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高性能价格比。 先进性：充分利用科技进步成果，采用先进设备和软件，使系统具有完备的功能，并且易于升级换代，在保证其先进性的前提下具有较长的生命周期。 实用性：系统功能充分满足用户的实际需求，人机界面友好，易于使用、管理、维护、扩展。 可行性：系统设计、选材、选型符合国家和地方政府的法规政策，与用户及上级管理部门的管理制度相适应，与用户在经济承受能力方面的实际情况相吻合。 可靠性：采取选用高集成设备，采用自动检测、自动报警、自动监控和容错等技术来保证可靠性。 安全性：浙江大华技术股份有限公司3系统具有防病
6、毒，防误操作特性，有较强的抗干扰、抗静电能力，同时提供数据备份、恢复措施。系统还将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰。1.3. 系统设计依据 道路交通安全违法行为图像取证技术规范 GA/T832-2009 机动车号牌图像自动识别技术规范 GA/T833-2009 公路车辆智能监测记录系统通用技术条件 GA/T497-2009 公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求 GA/T651-2006 公安交通管理外场设备基础施工通用要求 GA/T652-2006 机动车测速仪 GBT21255-2007 安全防范工程技术规范 GB50348-2004 报警图像信号有线传输装置 GBJ115-8
7、7 民用闭路电视监控系统工程技术规范 GB50198-94 计算机信息系统安全保护等级划分准则 GB17859-1999 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343-2004 安全防范工程程序与要求 GA/T75-1994 视频安防监控系统技术要求 GA/T367-2001 安全防范系统验收规则 GA308-2001 安全防范系统通用图形符号 GA/T74-2000 邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范 公安部城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案 公安部交通管理信息系统建设框架 除上述规范以外的遵循国家现行的其它相关规范和标准要求1.4. 系统工作原理（一）系
8、统测速原理浙江大华技术股份有限公司4测速原理示意图当车辆触发 B 线圈时，系统记录下当前的时刻 TB；当车辆触发线圈A 时，系统记录下当前的时刻 TA，同时计算车辆的速度 ，其中 DBBABTDS为 B 线圈与 A 线圈之间的距离；车辆检测器给出触发信号，触发高清晰工业摄像机进行图像捕捉；同时，高清晰像机给出触发信号同步闪光灯补光；高清像机捕捉到车辆图像并生成图像储存在主机中；系统将车辆图像进行处理并识别出车辆的信息通过网络上传至控制中心服务器中。浙江大华技术股份有限公司5（二）系统流程系统运行流程图1.5. 系统结构我公司设计的公路车辆智能监测记录（卡口）系统由卡口车辆记录子系统、中心管理子
9、系统和网络通讯子系统三部分构成。1.5.1. 前端车辆记录子系统结构卡口车辆记录子系统是公路车辆智能监测记录系统的核心部分，系统由嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单浙江大华技术股份有限公司6元等四部分组成。对经过道路卡口的所有车辆进行抓拍，获得车辆图像，并自动实时地识别车牌字符，记录下车辆经过的时间、车型、车牌号、方向等数据；并全部汇入网络通讯子系统，通过光纤传输至中心管理平台。线圈检测系统前端结构示意图1.5.2. 中心管理子系统结构中心管理子系统主要实现对卡口设备进行远程管理、网络的监控、抓拍图像和数据的处理、可疑黑名单车辆的布控，预收费车辆数据下载，以
10、及违章车辆的处罚等工作，并充分考虑与其它交通管理软件系统的接口兼容问题。中心系统还可以设立一个 WEB 数据库服务器，安装有 ORACLE 数据库，让它收集各个数据服务器上的数据，用户可以通过 IE 浏览器上网查询，全面统计各数据收集服务器的数据，掌握全部的卡口车辆信息。市分局联网拓扑图如下：浙江大华技术股份有限公司7市分局联网拓扑图1.5.3. 网络通信子系统结构网络通讯子系统主要实现卡口车辆记录部分和指挥中心管理部分的数据和图像信息的传输。组网结构图如下：浙江大华技术股份有限公司8线圈检测系统组网结构图1.6. 系统各主要部分介绍1.6.1. 车辆检测部分车辆检测部分采用地感线圈的检测方式
11、进行检测，地感线圈是目前被广泛使用的准确性最高的车辆检测方式。地感线圈是基于涡流传感器的工作原理，线圈中由车辆检测器提供一直产生着频率稳定的交变电磁场，当车辆经过线圈时，交变的电磁场会在车辆的金属底盘中产生涡流，而涡流电磁场又会反过来影响线圈中频率，车辆检测器就是根据线圈中变化的震荡频率来判断车辆经过信息，并给出开关量信号触发抓拍主机抓拍图像。车辆检测器采用高速车辆检测器，检测器响应时间小于 5ms 能保证快速有效地触发。开关量输出采用光隔离输出，以避免触点式开关输出时的延时，大大地提高了测速和抓拍的准确度。普通车辆检测器的响应时间一般在 20ms-40ms 左右，不便用于高速触发测速的应用场
12、合，会有触发延时和测速不准的现象。浙江大华技术股份有限公司91.6.2. 车速测量部分为保证相对准确的速度测量值，我们采用一个车道铺设两个线圈的方法来测量车辆的速度。如图所示。车速测量原理示意图图中，线圈 A 为触发线圈，线圈 B 为测速线圈。测速采用微电脑硬件测速装置，测量速度精确，误差小，且有效速度的确认和误差比较均由微电脑来完成，在车辆触发的同时，有效的速度值立即传输到图像采集单元与图像数据混合传输到上位存储器中。1.6.3. 图像采集抓拍部分系统图像采集抓拍部分是整个系统工作的基础，图像质量的好坏、可靠的抓拍是决定图像有效和车牌识别率直接因素，因此，本系统中我们设计采用专门为车辆捕获应
13、用的高清晰工业摄像机以达到系统设计的目的。为了更可靠地达到图像采集抓拍的目的，在每个车道上安装一个专业高清晰工业摄像机拍摄经过车道的车辆,使用高清晰工业像机使所拍摄的车辆图像不仅能清晰的分辨汽车牌照,而且能更清晰的分辨司乘人员的面部特征,如图所示。浙江大华技术股份有限公司10现场实际抓拍效果图1.6.4. 动力电源部分动力电源包括空气开关，断路器、稳压电源、过载保护装置、漏电保护装置、防雷装置、接地装置等组成。系统采用 220V 交流电源供电，所有的设备供电都要经过必要的安全装置（稳压、过载、漏电） ，保证用电及设备的安全。各类设备都能单独控制供电，维护方便。摄像机防护罩、脉冲频闪灯、立杆、机
14、箱等室外设备设计都充分考虑到了防水、防尘需要。在立杆上还安装有避雷装置，防止雷电破坏。1.6.5. 辅助光自动控制部分辅助光系统是卡口系统中在环境光不足的情况下，仍然具有能捕捉到高质量车辆图像的重要的辅助系统，我们方案中采用频闪闪光灯补光，能发出强度可调的微秒量级的脉冲光，是一般闪光灯闪光持续时间的几十分之一。由于闪光持续时间很短，因此对司机眼睛的刺激减到最小，同时又能清楚拍摄车牌、车型和司乘人员的容貌。窄脉冲发生器中采用智能关断技术，最大限度地节约浙江大华技术股份有限公司11了电能，使得连续的补光间隔时间最小可达几微妙，在车流较大和车距较窄的极端情况下都能迅速的发出窄脉冲光来。1.6.6.
15、主控计算机部分本系统所有硬件均为模块化嵌入式系统，前端不采用工控主机，图像拍摄、压缩、传输均在前端完成。系统支持以太网传输，使用 TCP/IP 协议，后端只需一台计算机就可接收所有测点发回的拍摄数据，网络占用少，标准协议可方便与已有网络连接。前端设备都配置有 IP 地址，可通过 IP 地址在监控中心控制前端设备的工作参数，减少维护人员的工作量。为使拍摄下来的图像的亮度能适合白天、晚上、阴天、晴天等全天候的情况，我们设计了可靠的算法来通过摄像机的曝光时间和增益值来自动控制拍摄图像的亮度，使得每张图像的亮度既不太亮，也不会太暗，并且可适应逆光和顺光等各种光照情况。浙江大华技术股份有限公司121.7
16、. 后端中心设计1.7.1. 中心结构光纤专网传输客户端 1浏览器 1客户端 2浏览器 1B / SC / S中心管理服务器代理服务器W e b 服务器存储服务器前端设备 前端设备 前端设备 前端设备系统中心结构示意图浙江大华技术股份有限公司131.7.2. 中心推荐配置清单序号 设备名称 型号 数量 备注1 中心管理服务器 dell R900 1 数量按实际需求配置2 web 服务器 dell R710 13 代理服务器 dell R200 1 一般 15 套卡口主机接一台代理4 数据存储服务器 DH-ESS3016X 15 交换机 16 口 26 机柜 标准 19 寸 17 ups 山特
17、C10KS 18 鼠标键盘 标准 11.7.3. 中心软件中心平台软件支持 B/S 和 C/S 两种结构模式，可根据用户要求或实际情况进行架设。B/S 结构下平台界面浙江大华技术股份有限公司14B/S 结构下查询界面C/S 结构下平台界面浙江大华技术股份有限公司15第二部分 系统功能及性能指标2.1. 系统功能2.1.1. 车辆捕获系统采用线圈检测来捕获经过的车辆，全天候车辆捕获率大于 99。在汽车通过时，系统能对所有经过的车辆进行捕获并自动记录车辆图像信息，系统除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，还具备捕获跨线/压线行驶车辆的功能。白天能清晰识别车辆牌照及整个车身的特征情况，晚上能克服车辆
18、迎头拍摄的前大灯眩光问题，夜间车辆牌照及整个车身特征同样清晰。并在照片上叠加通行时间、地点、车速、方向、限速等信息。实拍效果如下：现场实际抓拍白天效果图浙江大华技术股份有限公司16现场实际抓拍夜间效果图2.1.2. 图像记录本系统采用专门为卡口应用设计的高清晰工业摄像机，整个摄像系统是嵌入式一体化抓拍主机、同步补光单元频闪闪光灯、车辆检测单元、网络传输单元、电源单元及全天候防护罩等组成的精密系统，它们之间的精确配合使得白天和晚上抓拍的车辆图像清晰度都很高。在环境照度比较低的情况下（例如夜晚） ，系统自动开启闪光灯发生进行补光，以增强图片亮度，保证图片足够清晰。在强光照射下（例如晴天正午） ，系
19、统会自动调整摄像机的成像模式，抑制强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰。在逆光情况下，系统也会自动调节拍摄主体的亮度，车牌依然很清晰。这样，在各种环境和气候条件下，摄像机都可以拍摄到清晰的图片，非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息。图像分辨率不低于 1600*1200，并将图像以JPEG 格式存储于前端主机内，主机标配 160G 大容量存储空间，可存储近百万张照片记录，空间满后，自动循环覆盖，图像中标明车辆通行数据，如时间、浙江大华技术股份有限公司17地点、车速、方向等情况。系统自动删除号牌不完整的照片，保留有完整号牌的照片，实现无遗漏车辆检测。现场实际抓拍图像记录效果图2.1.3. 区间测速
20、系统支持点测速及区间测速，测速精度符合 GB21255-2007 机动车测速标准。点测速：通过检测车辆通过每一个卡点前后两线圈的时间差，计算车辆的实时速度，具体见前面整体系统工作原理部分；区间测速：原理与点测速类似。选取更长的测速区间，一般在 1015 公里，测速区间选择要注意，中间不应有进出匝道。车辆经过第一个断面时，车牌被抓拍，并自动识别，同时上传中心车牌号码，通过时间等信息；车辆经过第二个断面时，系统再次抓拍车牌，并进行识别。记录车辆通过这两个断面的时间差，利用“速度距离/时间”公式，计算出车辆的平均速度，区间测速能很好的防止驾车人躲避熟悉测速点的问题，作为处罚超速违法行为的法律依据将更
21、浙江大华技术股份有限公司18有说服力，区间测速与单点测速相比有如下优势：1.监控范围大。区间测速系统由于对监控路面进行长距离监控，对该区间内行驶的机动车进行全程监控，扩大了超速监控的范围，控制了区间内整体的行车速度。2.测速精度高。区间距离为两个监测断面之间的距离，通过激光测量标定，距离误差几乎为零；机动车行驶时间为经过两个监测断面的时间差，所有断面点设备时间同步，并采用 GPS 时钟校时，时间误差小。3.“反监控”能力强、监控效果显著。机动车驾驶员常利用电子狗等高科技设备提前发现电子警察并进行逃避；在单点测速或监控点周边地段刹车减速，经过监控点后继续超速行驶；这类具有反监控能力的违法超速车，
22、在区间测速系统监控下将无所遁形。4.说服力强，更容易被理解和接受。区间测速系统测速原理简单，精度高，监控范围为全区间，控制区间内的平均车速，更容易被驾驶人接受。5.可拓展性更强。根据应用的需要，区间测速系统可以扩展更多的应用功能，如：道路监控功能、治安(交通)卡口功能、交通流采集功能、非法占用路肩等违法取证功能(路肩加设备)、交通诱导功能（加诱导屏）等。区间测速系统示意图区间测速功能在中心软件上实现，区间长度可以根据需要设定，通过时间或者车牌检索，可以查找出某个时间段通过测速区间车辆的平均速度，或者根据需要查找单辆车通过测速区间的平均速度。同时可关联相应车辆通过起始点和截止点的高清照片、通过时
23、刻和瞬时速度。逆行抓拍：统通过对车辆经过前后两线圈的时间先后，判断车辆是否是逆浙江大华技术股份有限公司19向行驶，若是逆向违章，启动摄像机对违章车辆进行抓拍，并上传中心。逆行抓拍示意图系统可自动判断不同违法类型，根据要求的传输协议及格式传输到中心处罚平台。可根据需要进行本地或中心报警。2.1.4. 车牌识别系统采用国内领先的图像识别算法，对所有通过车辆自动进行车辆号码识别、号牌颜色识别及车型等自动识别。1)牌照自动识别系统具备对民用、警用、军用、武警等汽车号牌计算机自动识别能力，白天车辆号牌识别率大于 97%，夜间车辆号牌识别率大于 90%。在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对民用车牌、警用
24、车牌、军用车牌、武警车牌的车牌计算机自动识别能力，包括 2002 式号牌。所能识别的字符包括: “09”十个阿拉伯数字； “AZ”二十六个英文字母； 省市区汉字简称(京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝、港、澳、台)； 2004 新军用车牌汉字(军、空、海、北、沈、兰、济、南、广、成)； 号牌分类用汉字(警、学、领、试、农、挂、拖、境) ； 武警车牌字符；2)车型和颜色识别浙江大华技术股份有限公司20系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型，能自动识别黑、蓝、黄、白四种车牌底色。对于民用车来说，
25、蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，就利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。3)系统识别的车牌类型部分示例：2.1.5. 布控报警针对超速及被盗抢车辆和交通肇事逃逸车辆能实时布控报警。对于预交费车辆，可实时进行查询确认。当通过车辆与用户事先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照号码及车型等信息特征相符合时，系统在现场可以立即以声光进行报警，提醒值班人员有可疑车辆通过；同时系统将报警信息传输到监控中心，与 110 或 122系统结合进行抓逃。报警信息中包括车牌号码、车速、车型
26、、车辆通过时间、车辆图片等。具备与交警或公安数据中心进行数据交换功能，并可实时将报警车辆的有关信息上传。2.1.6. 流量统计系统可根据需要，按时段、车型、车道、方向进行查询，并进行流量统计（包括流量图、流量表、流量曲线图） ，具备出具日报表、周报表、月报表、年浙江大华技术股份有限公司21报表等功能。2.1.7. 罚单打印针对超速、布控、违法、嫌疑等黑名单车辆图像经确认后可通过系统软件自带的罚单打印功能直接打印，具备 WORD、EXCEL 两种文档打印格式。2.1.8. 断点续传系统支持多种方式的数据传输。可通过 FTP 方式自动上传违法数据、车辆通过信息（时间、地点、车牌号码等） 、设备监测
27、数据、流量统计数据等上传到中心管理系统；也可在中心通过 TCP/IP 网络下载操控前端设备。如因网络中断或其它故障，信息备份存储于前端设备中，待故障恢复后再自动上传，具有断点续传功能，也可通过 USB 存储设备直接下载前端设备中的数据。2.1.9. 远程管理系统提供设备编号、设备时钟、设备运行状态监测设置等设备参数配置，可通过前端人机交互界面进行现场配置，也可以在中央远程配置及获取校验，以及实现远程的重启、复位等远程维护，同时提供设备故障报警、设备运行状态监控、系统现场登录等信息的日志管理。2.1.10. 信息查询系统能对车辆通行信息、车辆违法信息、布控/撤控信息、系统运行日志信息、系统操作日
28、志等信息按不同条件进行查询统计。包括通行车辆的实时监控、车辆精确查询、模糊查询、布控查询、报警查询、通行车辆流量统计等功能，查询的信息可以多种形式打印输出。2.1.11. 权限设置和日志记录系统具备权限管理设置功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限。系统具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态日志和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变（重启、或者重新连接） 、主要软件发生重启或故障等事件日志。系统具有时钟校时功能，24h 内设备的计时误差不超过 1 秒。浙江大华技术股份有限公司222.2. 性能指标2.2.1. 总体性能指标1 检测方式 线圈检测2 平均无故障连续工作时间
29、 3,0000 小时以上(MTBF)3 工作温度 -30+704 工作相对湿度 20%95%（非凝结）5 工作电源 220VAC35%，50Hz10%6 抗电 1500VDC,1 分钟7 绝缘 10M(常温下) 8 图片像素 16001200，JPEG9 可检测最高车速 180km/h 10 捕获率 99%11 超速违法捕获准确率 98%12 号牌识别率 白天99%夜间95%13 测速精度 符合 GB21255-2007 机动车测速仪标准14 抓拍方式 1-2 张/车15 记录内容 车型、车牌颜色、车牌号码、时间、地点、车道、行驶方向、车速、限速16 摄像机 逐行扫描 CCD, 解析度 160
30、0120017 工作方式 24 小时全天候工作，防水、防尘、防 雷和抗电磁干扰。2.2.2. 主要设备性能指标1）嵌入式一体化抓拍主机（浙江大华 DH-ITC200CB） 摄像机传感器类型：逐行扫描 CCD； 摄像机色彩：24 位真彩色； 本地存储容量：160G； 抓拍图像分辨率：1600*1200； 摄像机的快门速度可设范围：1/50 秒1/10000 秒； 摄像机的传输方式：TCP/IP,FTP 可选； 图像压缩方式：JPEG； 记录模式：1-2 张/车； 抓拍图像及车牌识别时间：0.1 秒； 报警输入/输出：4 路；浙江大华技术股份有限公司23 数据接口：RS232，RS485，USB
31、接口，10/100M 以太网口，CDMA/GPRS可选； 平均无故障时间：MTBF 30000 小时； 平均修复时间：MTTR30 分钟； 工作电压：AC220V20% 50Hz； 接地电阻：4 ； 摄像机功耗：10W ； 工作温度：-30+70； 相对湿度：95%； 嵌入式一体化主机防护等级：IP66； 满足 724 小时工业环境全天候连续工作要求； 满足 GA/T497-2009公路车辆智能监测记录系统通用技术条件的要求。2）频闪闪光灯（DH-ITF130A） 频闪光源寿命：300 万次； 闪光时间：5us1ms 可选； 回电时间（全光）：0.2s； 色温：5500K200K； 照射角度：
32、55； 频闪灯功率：60WS； 闪光灯防护等级：IP66； 接地电阻：4； 工作温度：-30+70； 相对湿度：95%； 工作电压：AC110V280V；浙江大华技术股份有限公司24第三部分 系统特点及技术要点分析3.1. 全嵌入式结构，前端无需工控机，系统稳定可靠目前国内大多数智能卡口系统均采用工控机视频采集卡的方式实现图像的抓拍，这种方式在研发上较为便捷，容易实现，但欠缺稳定性，体积庞大，使用不便。计算机病毒、操作系统漏洞等都将给该系统的稳定性造成隐患。而DH-CP200 的系统设计充分利用大华公司在视频图像监控领域的技术优势，主机硬件电路采用大华公司已在安防领域产品上应用成熟的硬件平台，
33、并根据卡口抓拍实际应用需要，对硬件电路进行了改进和优化，在元器件选择上全部采用工业级或军工级芯片，降低了功耗，保证了系统在恶劣条件下长时间可靠运行。DH-CP200 采用 LINUX 操作系统，并专门针对抓拍功能需要对代码进行了裁减和优化，软件功能较为“专一” ，提升了 CPU 的工作效率和整机的工作稳定性，系统采用软硬件双重看门狗技术，绝对避免了系统死机。并且将抓拍摄像机、控制主板、存储硬盘等设计为一体，使整个系统更加紧凑，安装维护更加方便。嵌入式一体机 工控机结构性能更稳定，适合户外恶劣环境全天候工作，工作环境温度-30+70工控机工作环境一般要求在-10 +55结构紧凑，安装使用方便 体
34、积庞大，结构复杂，维护工作量大浙江大华技术股份有限公司25功耗更低10W 近百瓦浙江大华技术股份有限公司263.2. 独特结构设计，散热功能出众考虑到智能卡口室外工作环境的需要，整个系统采用了独特的结构设计，充分利用主机的外壳进行散热，进而保证了整个设备在夏季高温条件下运行的稳定可靠性。工作温度为-30+70，可完全适用于内陆高温干燥地区。主机散热示意图3.3. 大容量本地数据存储摄像机内置大容量专用图像存储单元，可存储近百万张违章图片数据。目前采用工控机方式的智能卡口系统由于硬盘除需保存违章图片外，还需要保存操作系统文件和智能卡口应用软件，从而减少了图像文件的存储空间，另外病毒对分区的破坏也
35、将影响数据的安全性，甚至导致数据丢失。而目前大多数嵌入式智能卡口系统还不具备本地大容量存储功能，如采用 SD 卡只能临时存储少量的图像数据，不适合常年全天候图像记录，并且 SD 卡存储抗震性能差，工作温度范围小，容易造成数据丢失。DH-CP200 系统充分考虑了数据的安全性及长时间存储的需要，主机内置大容量 160G 的硬盘，满足了系统长时间本地存储及数据备份，同时系统还可根据需要，实时或定时将图像数据上传到中心服务器进行存储和查看，实现了设备本地存储与中心存储的双备份。3.4. 支持摄像机内置车牌识别系统除了在中心平台配置车牌识别软件进行车牌识别外，还可支持在前端摄像机内部嵌入识别软件进行识
36、别，这种方式可大幅度降低中心代理服务器的运算负荷，缓解数据处理压力，同时还解决了中心识别软件出现故障后整个系浙江大华技术股份有限公司27统都无法识别的问题，具有单套设备独立运行能力。3.5. 水印加密防数据篡改系统具有水印加密功能，抓拍图像后即在前端摄像机内部 DSP 直接进行加密处理，从源头上加以数据保护，中心在接收到前端传回的图片时需要做加密算法验证，可区分出正常和被篡改的图片，使得无论在传输、存储过程或者后端中心数据被窃取修改后都能被检测到，保证了执法的真实、公平、公正。3.6. 自主研发，可个性化定制本系统为完全大华公司自主研发、设计，拥有各项原始数据、资料、源代码、开发包等，并拥有相
37、关自主技术知识产权证明，可根据用户实际需要对各项功能进行修改、增加，进行个性化定制，以满足各种执法需求，不存在使用过程中造成的侵权、盗用等法律纠纷问题。3.7. 检测方式多样化系统支持除线圈外的雷达等多种检测方式，可根据各地条件不同灵活使用，合理安排资源，发挥设备的最大性能。3.8. 技术要点3.8.1. 清晰拍摄高速行驶车辆的分析我公司产品设计中，可以清晰拍摄最高时速为 180 公里/小时的违章车辆图片。要想拍摄到清晰的车辆的图像，必须做到：一、镜头对焦准确；二、用高速摄像技术消除拖尾现象；三、合理适当的补光；四、准确的车辆定位；五、高速触发拍摄；六、高清晰的摄像机；七、准确的曝光控制。3.
38、8.2. 拖尾现象产生的原因及解决方案1） 摄像机快门设置不合理导致，摄像机的快门速度最慢是 1/50 秒，最快是 1/100000 秒，如果快门速度较慢（小于 1/500 秒）时，运动物体在像机快门动作（曝光）时的位移量会被记录下来，造成运动物体发生径向模糊的现象，即拖尾现象。一般解决方法是将快门速度提高至 1/500 秒以上，但同样的快门白天拍好了，晚上往往不能兼顾。我们采用了获国家发明专利的高速摄像技术保证在车辆高速运行的状态下不管白天晚上均能抓拍到清晰的图像。浙江大华技术股份有限公司282） 图像采集的采集方式不合理导致。普通 PAL 制式的摄像机扫描系统是采用隔行扫描方式，每秒钟快门
39、打开 50 次，产生 25 帧图像，而每帧图像由奇数场和偶数场构成的。组成一帧图像的相邻两场图像的时间差约为 20ms,以车速 180 公里/小时来计算，两场图像中的车辆会有 1 米的位移。在观看动态图像时，由于人视觉暂留现象，图像会很流畅。但如果以帧采集的方式获取图片，则会得到一幅由两场组合的图像，画面中的车辆会出现重影-即“拖尾”现象，显然是不可能清楚的。如果车辆在画面中横向移动，这个现象更加明显。解决方案是每次采集只能采集一场的图像，这就使得采集下来图像的真实分辨率最大是 768*288 像素。由于我们采用的嵌入式一体化抓拍主机的扫描系统是采用逐行扫描方式扫描，其采集下来的图像真实分辨率
40、最大是 1600*1200 像素，远远大于普通监控摄像机，使得车辆的细节更清晰，这是一般监控摄像机不能达到的物理清晰度。3.8.3. 摄像机没有拍到车牌的原因分析和解决方案1） 车辆检测器响应速度慢，图像采集卡同步速度慢，导致系统采集图片时，车牌部分已经离开摄像机拍照区域，发生空拍，有时候发生的全景中的车辆和特写摄像机所拍车辆不一致也是这种情况导致的。因此我们选用的车辆检测器响应速度小于 5ms，完全满足拍摄的需要，即使是时速 180 公里的车辆经过，检测器的响应速度也不会使车辆延后 250 毫米以上摄拍。2） 普通摄像机是场同步时序为 20ms，即使是采用响应速度为 5ms 的检测器，计算机
41、采集图像时也会有可能延时 25ms，此时，时速 180 公里的车辆就会行进了 1.25 米，极有可能使车牌离开像机的取景范围；如果采用响应时间超过20ms 的检测器，系统拍摄图像时车辆的位移会超过 2 米。而我们采用的高速高清摄像机是采用异步触发方式采集图像，即当一有检测器的触发信号，像机立即进行异步采集，几乎没有任何同步延时时间，使得车辆的定位异常准确，在不考虑车辆检测器发生误检的情况下，任何速度的车辆经过，拍摄下来的车辆图像无任何不良的位移。定位准确，车牌大小就不会产生误并，同时车牌也不会位移到图像画面之外。浙江大华技术股份有限公司293.8.4. 夜间补光设备选型的技术分析和依据一般卡口
42、的安装地点均为无任何路灯的场合，即使选用超低照度的摄像机，也不能完全看清车辆和车牌，加上卡口系统拍摄的都是车头部分的图像，车辆的大灯对图像的有效性产生直接的影响，因此，有效的补光是解决夜间成像质量的关键。传统的补光方式是采用色温较高的金属卤化物灯，由于拍摄高速运行车辆和抑制车头大灯对图像的影响，一般会采用高速快门的方式，这样就需要功率较高的金卤灯也对现场照明，即不经济也影响驾驶员的视线。我们的方案设计卡口现场采用功率较小长明灯作为辅助，用窄脉冲发生器进行补光。能发出光强和间隔时间可自动控制的脉冲光，清晰获得车牌、车型、颜色和司乘人员容貌。3.8.5. 白天逆光和强光的解决技术方案和依据一般卡口均采用逆光补偿和强光抑制功能的摄像机来解决逆光和强光问题。而摄像机的逆光补偿和强光抑制功能的起做用需要较长的时间才行，卡口拍摄中由于车速较快，在摄像机还没来得及调整时车辆已经开过去了，这时拍摄的图像不是太黑就是太亮，根本不能很好的进行车牌识别。因此，我们采用可远程控制曝光的摄像机，每次拍摄一张图片时，软件会自动分析图像的亮度和车牌的亮度，当光亮度不合适时，主控机会自动调节摄像机的曝光量，使图像的亮度和对比度达到最佳，进而提高了全天候的车牌识别率。
