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1、第一章系统总体设计1.1需求分析通过建立卡口监控和超速布控系统，实现对公路上监控区域内通行的车辆进行实时监视、抓拍、识别、报警、记录保存车辆通行的信息和车流量数据并进行集中有效的管理，为公安部门打击盗抢和黑名单机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强治安管理提供有效的技术支持。每处双向4-6车道全天侯记录出卡口车辆牌照及车辆全景特征图像，检测范围50米，捕获率99%，识别率95%以上，车速0-200公里/小时，图片显示汉字、字母、数字清晰可辨。采用先进的DSP数字芯片处理技术，以及基于硬件识别作为视频测速算法的运行平台，集成照明、镜头、摄像头和DSP电路形成嵌入式的结构，设备无需计
2、算机即可实现车牌图像的采集、识别和测速，可实时记录经过监测区域汽车的图像、牌号，并进行存储、处理、传输。对运行车辆的流量情况进行常年不间断的自动记录、分析和存储。同时要求卡口系统能全天候自动抓拍并自动识别出通过路口的汽车的号牌，实时声光报警、设防。而监控站点有信息录入，查询，统计，传输，打印等功能。1.2系统简介该系统的核心:卡口自动车牌识别测速系统，自动采集车辆信息并完成车辆测速、车牌字符和颜色的自动识别功能，并通过管理软件实现相应的功能模块。卡口监控车牌识别系统采用基于IP的网络接口或其它数据接口方式，易于与其它设备接口。系统控制中心管理计算机与各监控点计算机的连接采用星形拓扑结构，每个监
3、控点均可与控制中心直接连接，传输车辆通行数据和监控图像数据。网络互联采用光纤或其它通信方式。整个系统的设计目标是利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别等技术，对监控路面过往的每一辆机动车的前部特征图像和全景图像进行连续全天候实时记录，计算机根据所拍摄的图像进行车牌自动识别并可对嫌疑车设防自动报警。1.3设计依据系统设计将依据国家和部门的相关标准和规范实施，具体列表如下：l GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范l GB50057-94建筑物防雷设计规范l GB6510-8630MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统l 工业企业通讯接地设计规范l GA308-2001安防
4、系统工程验收规范l GA/T70-94/T74-94中华人民共和国公共安全行业标准l GA/T95-94安全防范工程程序与要求l JCJ/T16-92民用建筑电气设计规范l 安防系统工程质量检验实施细则（试行稿）l YD5003-94电信专用房屋设计规范l GB/T 8567-1988计算机软件产品开发文件编制指南l GB/T 9385-1988计算机软件需求说明编制指南l GB/T 9386-1988计算机软件测试文件编制指南l GB/T 11457-1995软件工程术语l GB/T 12504-1990计算机软件质量保证计划规范l GB/T 12505-1990计算机软件配置管理计划规范l
5、 GB/T 14394-1993计算机软件可靠性和可维护性管理l GB/T 15532-1995计算机软件单元测试l GB/T 16680-1996 软件文档管理指南1.4设计原则和目标在系统设计中，力求满足以下要求，以最优的性能价格比保护投资，我们将遵循以下设计原则：1、 合理性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使系统的各部分合理配置，有机融合和并尽可能地发挥设备潜力和软件功能，最大限度地提高系统性能价格比。2、 先进性：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。3、 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
6、于使用、管理、维护和扩展。4、 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，用户在经济能力方面的实际情况相吻合。5、 可靠性：采用高集成设备，采用自动监测、自动监控和容错等技术来保证可靠性。6、 安全性：系统具有防病毒，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、恢复功能。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。本系统要达到以下目标：1、 合理配置辅助支架、车辆拍摄装置和辅助光源等。可全天候、不间断地对所有通过卡口点的车辆进行自动拍摄，使用视频检测技术，只有当车辆通过时才拍摄；准确地记录并存贮车辆（全景和近景特指
7、车头或车尾部位）、车牌、速度、流量、日期、时间、地点和行驶方向等信息，能自动识别车辆类型（大、小）、车牌（含汉字、字母及数字和车牌颜色），实现车辆超速、逆行、嫌疑车辆（交通违章或事故逾期未处理、逾期未参加法定检验、被盗抢和肇事逃逸等等）及车牌自动比对与实时报警功能。2、 辅助光源采用高效、节能、长寿命的高亮度LED散射光源，功率不超过10W。光束与地面或水平线夹角不小于60度，抓拍时无闪光，避免影响行车安全。辅助光源由光线自动调节设备可根据环境光线变化自动控制开启和关闭，最大限度地节约能源。 3、 车辆感应采用视频检测方式，保证99的准确抓拍。 4、 选用高清晰度、低照度、稳定性好的摄像机，其
8、配套的镜头应选用大孔径、快速可控光圈、快门调整的专业镜头。防护罩采用自动温控调节的IP66级防水外壳，保证摄像机配置能保证在零下60摄氏度到70摄氏度的劣天气条件下正常工作，能保证无论在白天还是夜晚以及各种光线条件下其所拍摄的车辆图像均须既能看清车辆全貌，又能看清车辆号牌。5、 工控主机选用高性能工业级控制机。依据各点的实际情况合理配置视频采集与控制装置，并留有适宜的扩展与升级余量。6、 视频、电缆线到位，接、插件连接可靠，电源线与信号线、控制线分开。所有线缆应有明显可辨的编号或标识，其隐蔽部分要求用镀锌钢管套护，裸露或弯曲部分要求用金属软管套护。卡口系统的强弱电部分均合理配置防雷装置。线缆及
9、管线的连接、排列、走向、弯曲与接地处理等符合国家有关规范要求。7、 机箱、设备的防护等级不低于IP66要求，并具备防尘、防潮、防热、防雷、防鼠虫、抗干扰等功能。8、 具备各类信息的数据库管理以及系统（含各功能模块及其电源）故障自动诊断与自动报警（含防盗报警，各种报警提示方式包括声光形式应有明显区别）和远程监控、远程维护与远程报警等功能。 9、 中文界面，简单直观，操作方便。采用视频触发技术，保证车辆及车牌的抓拍率和识别率符合客户要求的技术指标。各功能模块（包括运行参数等）可根据实际需要进行灵活配置与管理，能够按照车型、车牌、速度、流量、时间、地点、行驶方向、报警类别等相关条件进行单一或组合方式
10、的信息查询、统计、打印等。10、 可存贮不少于100万辆汽车图像信息，实现全自动刷新，循环存储。能够进行多任务操作，监控、查询等互不影响。具备完善的系统管理（包括用户操作权限管理、黑客与病毒防治等）功能。11、 卡口系统的设计、生产、施工、检测、运行、维护和培训等工作严格依照ISO9000系列质量保证体系的规定与要求进行实施。1.5系统构成1.5.1卡口前端系统组成由全景摄像机、车牌识别摄像机、辅助照明组成，无需在卡口前端安放工控机、铺设地感线圈、车辆检测器，减少了前端设备使得系统更易于维护。整个系统结构框架见下图（单路）。4路以内的识别结果可以直接用多串口卡接收，如果超过4路识别，因上传的车
11、牌识别结果较多，则需通过带缓存的ARM数据汇集器和带IP地址的交换机读取，再通过网卡传输给管理软件。多路车牌识别系统示意图：1视频测速模块：利用车辆车牌特征点在摄像机视野范围的运动轨迹，采用独有的光学畸变校正算法、速度测定算法，可以很方便的计算出车辆运动状态和速度，具有优于雷达测速精度的较高的准确性和较小的误差范围。其结构框图见下图。目前国际上对于单一车辆测速主要有以下几种解决方案：1) 使用辅助手段（如光栅、雷达）进行触发，然后进行视频抓拍测速，主要缺点是：雷达、光栅等辅助设备都有一个响应时间，导致误差较大；且车辆过多过密时由于无法判断触发车辆与拍摄车辆是否为同一辆车，在车流大的道路上基本不
12、能起到测速的作用。另由于普通雷达的有效测量范围是20公里每小时至300公里每小时，所以对于在城区内低速行驶的车辆，雷达测速失效。2) 使用前后摄像机前后地感线圈触发通过V=S/t得出车速，主要缺点是：车辆的唯一性问题，如果不加入车辆特征（车牌或其他特征）就不能确定是否为同一辆车；其次也是响应时间问题，由于受接受设备的限制，不可能准确获得触发的准确时间间隔，所以会造成测得的速度误差较大，另外前后都安装摄像机相应的造成了系统造价过高、地感线圈施工维护等麻烦。3) 使用高速摄像设备获得视频图像，事后处理，其主要缺点是：不能做到实时处理，对于一些需要实时处理的用户需求无法满足；其次由于数据量太大，必须
13、舍弃大部分有价值的图像信息，否则将造成数据堆积，导致处理设备无法负荷而瘫痪。4) 对于不附加其他辅助设备的单一摄像设备的视频测速，目前来说是全世界智能交通领域的一个难题，完全处于理论研究阶段，其主要的难点在于基于车辆特征进行测速首先要求其车辆特征高速算法、车辆特征匹配高速算法，本产品从根本上解决了目前困扰世界智能交通领域的一项难题。我公司研制的卡口监控车牌识别系统的主要目的就是从根本上解决上述现有技术的不足之处，我们提出的单一摄像设备的视频测速系统及其方法，能够在不需要附加其他检测设备前提下，准确地测量单一车辆的速度，车辆唯一性100，测速误差小于3，测速范围0200公里/小时。2车牌识别模块
14、卡口监控车牌识别模块以数字信号处理芯片作为算法运行的硬件平台，所有算法固化在硬件之中，可以脱离计算机独立运行，集成了所必须的所有硬件和软件，不再需辅助的设备即可完成其功能。在硬件上，集成了可控照明灯、摄像头、光学成像控制模块、数字信号处理器、存储器（数据和程序存储器）、通信模块、温控模块等；在软件上，集成了车辆特征提取、车辆特征匹配、光学畸变校正、速度测算等算法。由车牌定位算法和车牌识别算法组成，本采用的车牌定位技术具有极高的车牌定位准确率，在各种不同的图像亮度、对比度、均匀度下均能很好地定位出车牌，大大增强了系统的适应性；用于识别车牌字符的OCR技术以通用OCR算法为基础，并针对车牌字符特征
15、进行了优化，具有很高的应用价值。3灯光控制模块针对天气和时间变化的需要，灯光和光圈控制模块可以根据环境变化自动调节摄像头的光圈，并控制对准车辆的灯光的开启和关闭。1.5.2中心系统组成指挥中心通过车牌识别盒把视频信号转化为数字信号(车牌识别结果),这个识别结果以报文的形式通过RS232串口传输给管理工控机,在工控机的管理软件中就可以看到车牌的识别结果和车辆图片,从而建立管理数据库。1.车牌识别模块 前端传输到中心的视频在进入计算机之前，接入车牌识别盒，通过DSP芯片和识别算法转化成数字信号以报文形式再传给计算机。把本来应该由计算机进行大量运算的工作都交给了DSP模块处理，从而大大减轻了计算机的CPU和内存资源占用率，提高了系统稳定性。2车牌识别系统数据汇集模块对于多路（多于4路）车牌识别仪，同时上传的识别结果是相当多的，除了利用多串口卡外，本公司还专门为多路传输研制出利用ARM缓存数据汇集收发器，有效的解决了十路、二十路甚至更多路的车牌识别只用一台中心管理主机的问题。 3管理软件应用模块a、界面包含：一个全景窗口，一个车前部大图，一个车牌结果，通行记录（车牌、时间、车型、车速、车牌颜色、行驶方向），报警提示。界面上方功能菜单应包含查询、添加黑车、通缉车牌
