道路交通違章智能研判、抓拍 及交通信息管理系統
道路交通違章智能研判、抓拍及交通信息管理系統
1. 背景介紹
  隨著汽車保有量的快速增加,道路擁堵已成為城市發展的一個嚴重的問題。為了適應交通管理的需要,確保城市交通的安全,暢通,交通管理的智能化的逐步提升成為必需。交通違規行為的抓拍以規范駕駛員的行為也是加強交通管理的重要手段。傳統的電子警察系統的局限性逐步體現出來。目前市場使用的高清電子警察系統只能對攝像機鏡頭前十幾米內的車輛進行違規抓拍,而一些壓線變道,違章調頭,違章停車等違章行為如果發生在反向較遠的位置,高清電警系統無法進行有效抓拍。與此同時交通參數的獲取是交通智能化的重要組成部分。傳統的線圈,雷達,浮動車等交通參數采集方式不僅安裝麻煩,維護成本高,準確率低,并且是點檢測或者斷面檢測,檢測范圍有相當大的局限性。
  在這種情況下,道路交通違章智能研判、抓拍及管理系統,恰好彌補了市場的空白。該系統通過槍式攝像機和球式攝像機聯合互動的方式來實現。槍機和球機并排安裝在道路上方。系統通過自動分析槍機的視頻獲取車輛的軌跡位置,進行速度,流量等交通參數的采集;當車輛違規行為發生時,系統自動控制球機進行轉向和變焦以獲取清晰的遠處特定車輛的特寫。而槍球聯動交通參數采集系統,實現了大范圍智能檢測,確保了交通參數采集的完整性、準確性及可靠性。基于大范圍智能檢測,槍球聯動也提供了更有價值的交通參數,例如可以提供蓄流區內排隊車輛變化率,以便更好地描述車流狀態。
   整套系統運用槍機捕獲、球機抓拍,前端視頻智能分析,集道路交通參數采集、交通事件檢測和違章車輛抓拍功能于一體,充分發揮了槍機和球機特性,為未來城市及高速交通道路管理提供了全新的管理視野及管理方式。
 2. 系統介紹
  2.1 系統結構
槍機視頻事件檢測及違法抓拍系統包前端和后端兩個部分,其中前端點位配置一個固定式視頻采集槍機,一個球型抓拍相機,一臺交通參數采集和事件檢測分析儀。固定式視頻采集槍機主要是用來獲取全景視頻信號,此場景是固定的,不會發生變化,是對固定場景進行交通參數采集,交通事故,違章事件等檢測。球型抓拍相機主要是為了違法車輛的跟蹤抓拍,當有車輛違規行為發生時,球機會自動轉動伸縮去抓拍違規車輛的特寫。交通參數采集和事件檢測分析儀,主要是接收以上兩個視頻信號,并對固定式槍機的視頻信號進行實時分析采集交通參數和事件實時檢測,并根據槍機視頻分析的結果對球機進行實時控制。
  后端主要有事件報警服務器,違法圖片接收服務器。其中事件報警服務器主要是對前端的交通參數采集和事件檢測分析儀發出的報警信號進行匯總,給相關人員提通知,在第一時間內解決相關交通事件。違法圖片接收服務器主要是用于存儲前端系統傳回的車輛違法圖片,并對圖片進行各種管理.
  2.2 基本功能
  因為我們的系統能對相機視野范圍內的所有車輛進行識別,跟蹤所以可以準確獲取通過車輛的群體信息。獲取的準確交通參數可以輸入信號機實現整個城市信號機智能配時的目的.具體的交通參數及交通事故報警功能包含:
  ①車輛速度檢測功能
  ②道路流量檢測功能
  ③隊列長度檢測功能
  ④車頭時距檢測功能
  ⑤車道占有率檢測功能
  ⑥道路擁堵檢測及報警功能
  ⑦車輛慢行報警功能
  ⑧交通事故報警功能
  ⑨行人橫穿馬路自動檢測報警功能(用于高速等封閉道路)
  ⑩車輛慢行檢測報警功能
  因為每個車輛的軌跡是實時跟蹤的,我們可以根據車道線,信號燈等狀態和設置對任何違規行為進行抓拍,目前主要使用的功能包含:
  ①車輛違規壓線換道檢測及抓拍功能
  ②車輛違章停車檢測及抓拍功能
  ③違法侵占公交車道自動抓拍功能
  ③車輛逆行檢測及抓拍功能
  ④車輛異常行駛行為檢測及抓拍功能
  ⑥車輛超速檢測及抓拍功能
  ⑦出租車違法上下客檢測及自動抓拍功能
  ⑧事故事件自動錄像及永久錄像選擇功能
  ⑨自動車牌識別功能
  2.3 系統組成
  2.3.1 交通參數采集及事件檢測分析儀
  交通參數采集及事件檢測分析儀系統集成在計算機單元中,此單元包含流量采集及事件檢測軟件、圖像抓拍處理軟件、視頻信號錄像軟件以及后臺上傳軟件。
  交通參數采集及事件檢測分析儀完成以下功能:
  獲取數字化視頻信號,單臺分析儀可以輸入2路視頻信號,高清視頻信號可檢測30-80米(1路槍機視頻信號,1路球機視頻信號)。
  對槍機視頻流進行分析,進行交通參數采集,并通過IO接口輸出到信號機,以及通過公安網傳輸到交通參數分析服務器。
 
  對槍機視頻流進行分析,進行交通事件檢測,通過公安網傳輸事件警報信號到后端事件警報服務器。
  檢測到違法事件,控制球機對違法車輛進行違法抓拍,并通過公安網上傳到后端違法圖片接收服務器。
  2.3.2 固定式攝像機:
  主要是對交通信號的采集,此攝像機是固定的,在設備使用過程中畫面是不會改變的,主要是給事件檢測服務器提供實時的檢測信號。攝像機的分辨率最好不低于130萬像素.
  2.3.3 球型攝像機
  球型攝像機主要是完成違法抓拍,畫面拉遠或推近后,系統可以自動對焦、調節到最佳焦距及最佳場景時候進行抓拍識別,當路口長時間沒有違法事件發生時候,可控球機會回到預置位對相應位置實時監控。球型攝像機的分辨率不低于200萬像素.
  2.3.4 事件報警服務器
  事件報警服務器設置在監控分中心主要完成以下工作:
  收集前端所有點位事件警報信息,并對相關報警信息發出不同的警報信號,并提醒相關交通管理人員進行及時處理,保障交通暢通。
  集中警報、交通事件檔案記錄、與前端交通參數采集和事件檢測分析儀通訊,共同完成事件和交通控制措施的聯動運行。
  2.3.5 違法圖片接
違法圖片接收服務器設置在監控分中心主要完成以下工作:
  違法數據的接收,及分類處理,為交警支隊數據錄入人員提供方便的數據采集渠道。
  2.4 系統的技術領先性
該槍球聯動系統應用到圖像處理,雙目視覺,人工智能,控制原理等多領域的知識,屬于國際領先產品.雖然視頻分析在智能交通領域的應用從上世紀就是研究的熱門,但是也是最近幾年才真正在智能交通領域得到大規模的使用.因為視頻分析技術在戶外環境下容易受到光照等外界干擾,保持系統的魯棒性和通用性是巨大的挑戰.道路交通違章智能研判、抓拍及交通信息管理系統充分利用現有成熟技術的基礎上經過長時間的攻關,在視頻分析和云臺相機控制等軟硬件技術獲得巨大的突破,解決了嚴重遮擋情況下的多車輛的識別和跟蹤問題,球機的快速響應及攝像機穩定聚焦等技術難題.該系統將進一步推進智能交通技術的發展.
2.5 系統特點
1)純視頻智能檢測方式,自動識別檢測,克服了線圈、微波等檢測方式的缺陷。 
2)高清晰超視距。通過槍機控制球機解決了全景模式下遠距離運動車輛圖像模糊,無法正確識別車輛信息的難題。 
3)交通參數采集功能齊全。系統可以對車流量、平均車速、車道占有率、車頭時距和排隊長度等多個參數進行采集分析并上報。 
4)交通事件檢測功能豐富。系統可以對道路擁堵、慢行狀態,車輛逆行、壓線變道、違章停車、占用公交車道等違章行為或交通事故、煙霧、遺棄物等異常事件進行檢測,并實時記錄、報警和抓拍。 
5)模塊化設計,可根據用戶需要提供流量檢測、事件檢測及違章抓拍獨立或組合系統。 
6)安裝調測簡單,可利用原有電警立桿完成安裝,建設周期短。 
  3.系統應用環境
  當該系統應用于路口位置時,攝像頭一般在距離停車線20米左右的電子警察攝像機橫桿上反向安裝,面對過來車輛的方向.本系統也適合應用于路段中間,對此路段實時監控,對車流量實時統計,并第一時間發出信號給誘導大屏,誘導行車繞道而行,對此路段違法車輛實時抓拍。
 3.1 系統施工規范
 車道現場施工示意圖(以三車道為例)
電警路口安裝說明:
  檢測方向車道使用高清130萬像素及以上的攝像機,建議在電警安裝位置反向安裝,迎面拍攝,球機安裝在槍機邊上。
  橫臂:相機在橫臂位置應在對應道路上方正中,以保證視頻內各車道都在最佳觀測范圍內。
  防護罩(攝像機)盡可能安裝在三條車道正中間對應的L桿上方。
  攝像機安裝水平方向符合檢測的有效距離30-50米,相機盡量往下壓,保證視場底端的兩輛車之間有明顯的車間距。
  攝像機安裝垂直方向角度根據實際檢測方向控制在35°~50°之間
  相機鏡頭選擇:不模糊,能將需要監控的車道
  L桿距離路面高度最低不低于7米,最高不高于12米。相機的架高越高越有利于避免遮擋及車間距等交通參數的分析采集。
  攝像機到路口機柜的視頻傳輸建議使用抗干擾性較強的六類非屏蔽雙絞線。距離超過80米應使用光纜傳輸。
  交換機應使用工業級百兆網絡交換機。
  做好防雷接地。
  3.2 路段安裝說明;
  槍機盡量安裝在道路中央(使用L桿),以方便對多車道的檢測,安裝高度
及角度與路口相似。球機安裝在槍機旁邊靠路邊方向,要求在要檢測的范圍內不能有障礙物遮擋,以免影響抓拍有效率和準確率。
4. 應用實例
4.1 違章抓拍及圖像合成
 
?違章變道:

 

?違章逆行:

 
?違章侵占公交車道:
 
?違章停車:
 
4.2 系統演示錄像:
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