专利名称：一种交通违章监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交通管理设施，更具体地涉及一种交通违章监控系统(网络 视频电子警察检测系统)。
背景技术：
目前，我国的交通管理已由过去的被动管理逐步升级到智能管理、主动管理，为了 培养驾驶员遵守交通规则的习惯，纠正违章的现象，在交通路口一般都设有交通违章监控 装置，在每个路口配有多个设备对多个方向的闯红灯等违章车辆进行检测、拍照取证、凭证 处罚、纠正违章。现有的违章监控系统通常由交通灯信号传输、车辆检测(地感线圈方式)、前端图 像采集、信息传输、数据处理、数据中心管理等几个部分组成，并且数据处理主机通常为PC 计算机，如图1所示。下面将一一介绍这几个部分。1.交通灯信号传输为了抓拍闯红灯的车辆，违章监控系统必须“辨别”何时为红灯、何时为绿灯，而传 统的方案通过连接交通灯信号线或使用无线收发设备，将交通灯信号接入违章监控系统， 实现这一功能。2.车辆检测传统方案使用的是地感线圈检测方式，需要在车道上停车线前、后分别切割矩行 线槽，然后埋设感应线圈(或感应棒)。车辆通过时感应线圈会在三个位置(停车线前、压 停车线、越过停车线)发出信号给摄像机。3.前端图像采集前端图像采集也就是摄像机机抓拍图片，摄像机接收到线圈输出的触发信号后， 在闪光灯的强补光下，分别在三个位置进行拍摄，以取得车辆闯红灯的完整过程，作为交通 处罚依据。4.信息传输违章监控系统的相关数据通过以太网进行传输。5.数据处理部分违章监控系统的控制主机对抓拍的图片进行车牌照号识别、信息匹配等处理，传 统方案的控制主机均为定制的PC机。6.中心管理部分中心管理服务器对各路口数据集中管理，并供检索、调出，作为执法依据。显然，目前的违章监控系统有如下缺点。1.红绿灯信号需要从交通灯控制器引出，引出后有两种方式接入违章监控系统 一种是实际连线，一种是通过无线收发设备。前者工程线路过长(需要跨越路口)，施工、维 护难度高；后者无线收发设备价格昂贵，无形中提高了整个系统的成本。[0019]2.使用地感线圈，存在以下几个弊端1)需要切割路面埋设线圈，破坏城市路面，施工和维护不便；2)线圈在大车重压下很容易损坏，增加维护成本；3)线圈容易被误触发，尤其是环境复杂车辆较多的路口，容易被非机动车辆触发， 导致误抓拍。3.使用闪光灯存在寿命和安全隐患。为了看清车辆颜色和车型，摄像机晚上使用 闪光灯做补光设备，闪光灯的爆闪会对司机的安全行车造成隐患，并且闪光灯的使用寿命 有一定的限制，使系统维护成本提高。4.不具备卡口功能。传统的违章监控系统只能抓拍违章的车辆，无法在绿灯或黄 灯期间记录正常行驶的车辆。这是由于绿灯期间车辆过于密集，闪光灯反应时间和寿命局 限，加上数据处理的控制主机为PC计算机，稳定性和性能有限，系统不可能一一记录绿灯 期间通行的车辆。5.只能抓拍闯红灯的违章行为，无法抓拍压黄线、逆向行驶、违章掉头、利用拐弯 车道直行、或者利用直行车道上拐弯等其他违章行为。6.系统数据处理的控制主机为PC机，系统稳定性较低。
实用新型内容本实用新型的目的是为了降低交通违章监控成本，减小施工难度，增强违章监控 系统的功能(抓拍到更多类型的违章行为)及安全性、稳定性，使得智能交通管理更易于推具体而言，本实用新型主要解决的技术问题包括1.交通灯信号接入问题本实用新型摒弃了传统方案需将交通灯信号接入违章监控系统，这种方式或者工 程连线工作量大、安装和维护困难，或者成本高昂，均不易于推广。而本实用新型通过视频 图像实时识别红绿灯，系统不需要连接交通灯信号线或使用无线设备，仅通过摄像机传入 的图像，即可辨别红灯、绿灯、黄灯状态。2.车辆检测问题本实用新型摒弃了传统的线圈检测方式，采取纯视频检测。目标车辆进入视频扫 描区域即开始实时检测，自动判断车辆所处的位置以及车辆在画面中的运行轨迹。并在需 要取证的位置抓拍图片。无须其他辅助设备，无须破坏路面，检测精度高，误检率低，对于无 牌车和车牌严重脏污的车辆也具有很高的捕获率。3.摄像机补光问题本实用新型摒弃了闪光灯，采用一个多颗的LED辅助光源补N个车道的光，确保晚 上能看清车型、车体颜色的效果。而LED辅助光源工作在频闪状态，亮度柔和，不影响司机 驾驶，无安全隐患。4.卡口功能欠缺问题本实用新型解决了传统违章监控系统卡口功能欠缺。绿灯、黄灯期间可记录正常 通行车辆，红灯期间抓拍违章。功能满足国标“在监控区域内对5km/h 120km/h行驶的车 辆图像捕获率应达99%以上”的要求。[0037]5.复杂违章行为抓拍问题本实用新型采用纯视频检测，实时跟踪车辆运动轨迹，判断车辆是否违章及违章 类型。除了抓拍闯红灯车辆外，还可抓拍逆向行驶、违章掉头、压黄线，压白线，利用拐弯车 道直行、或者利用直行车道上拐弯等其他违章行为。6.控制主机稳定性和性能问题本实用新型采用DSP平台作为数据处理的控制主机，与PC平台作为控制主机相 比，更稳定、系统性能更高。更具体地，本实用新型可以采用如下方案。一种交通违章监控系统，其包括前端图像采集部分、信息传输部分、数据处理部分 和中心管理部分，所述前端图像采集部分包括摄像机、LED辅助光源，所述图像采集前端部分和所述 LED辅助光源被安装至距离监控路口的停车线一定距离并且距离地面一定高度的位置，摄 像机的角度被调整为摄像机的画面中包含交通信号灯，LED辅助光源用于对摄像机的拍摄 进行补光，摄像机实时地采集路面车辆的图像，并经由信息传输部分将图像输送给所述数 据处理部分；所述数据处理部分经由所述信息传输部分与所述前端图像采集部分连接，所述数 据处理部分包括多通道DSP，通过计算机视觉算法对车辆行进过程中的图像进行处理，判断 车辆的行驶情况；所述中心管理部分用于接收输出信息，分析车辆数据，输出车辆违章信息。优选地，所述前端图像采集部分可以被安装至L杆上；所述信息传输部分包括交 换机和控制主机，所述输出信息来自所述控制主机；所述中心管理部分包括交换机和服务
o优选地，所述L杆的安装所述摄像机和所述辅助光源的杆部距地面的高度可以为 5至7米，例如为6米；所述L杆至所述停车线的水平距离为18至23米。优选地，所述控制主机对图像进行红绿灯识别、车牌识别、图片抓取处理；对违章 车辆抓取反映违章过程的多张(例如3张)图片，对正常通行的车辆，抓取一张图片。优选地，所述前端图像采集部分通过TCP/IP协议经由所述信息传输部分与所述 数据处理部分传输数据。优选地，所述LED辅助光源为使用多颗LED辅助光源制成一体的LED辅助光源，并 且增加了一块辅助光源控制板，该光源控制板一方面连接摄像机，接收摄像机的帧同步信 号，另一方面连接LED辅助光源，根据摄像机的同步信号向LED辅助光源发送工作指令，使 得LED辅助光源仅在摄像机快门打开时补光。优选地，所述摄像机为百万像素级(例如200万像素)CCD高清摄像机，所述前端 图像采集部分还包括室外防护罩，在所述高清摄像机的后端接网络防雷器和电源防雷器。与现有技术相比，本实用新型化繁为简，摒弃了交通灯信号连接、地感线圈检测， 降低了系统成本、工程施工和维护的难度。此外，将摄像机补光方式由闪光灯改为LED辅助 光源，大大降低了对司机的影响，消除了安全隐患。总地来说，本实用新型使得智能交通管理更易于推广，更具有可行性。
图1是背景技术中的传统交通违章监控系统示意图。图2是本实用新型的电子警察系统(违章监控系统)组成示意图。图3是本实用新型的一个交通路口其中一个行驶方向设备安装示意图。图4是本实用新型的一个交通路口的系统构成和连线示意图。图5是本实用新型的电子警察系统工作流程图。附图标记1交换机2控制主机3光端收发器4斑马线5交通灯6LED辅助光源7高清摄像机8停车线9L 杆10AC/DC 模块11设备柜12服务器A前端图象采集部分B数据处理部分C信息传输部分D中心管理部分
具体实施方式
下面将参考附图，详细说明用于实施本实用新型的典型实施方式。本实用新型的违章监控系统(电子警察系统)由四大部分构成前端图像采集部 分A、信息传输部分B、数据处理部分C和中心管理部分D，如附图2所示。前端图像采集A包括200万像素(XD高清摄像机7、百万像素镜头、LED辅助光源 6及辅助光源控制板、室外防护罩。图像采集前端部分通常安装在L杆上。高清摄像机7与 车牌识别设备通过标准的5类线连接，支持TCP/IP协议。同时考虑防雷措施，在高清摄像 机后端接网络防雷器以及电源防雷器。如图2所示，高清摄像机7通过AC/DC模块10连接 至AC 220V电源。如图2所示，信息传输B可以包括交换机1和控制主机2，该系统采用TCP/IP协议 进行传输，适用多种传输方式，目前市场主流的有光纤传输、无线传输，甚至直接用网线传 输等。只要将识别结果传输的中心管理处即可。数据处理部分C可以采用信路威研制的SWHV-LPR23设备作为控制主机，该设备的 核心处理器(CPU)为高速多通道DSP，其处理能力强大，同时配置了精简的操作系统、专用 的设备驱动程序和高效的TCP/IP协议栈。平台应用先进的计算机视觉算法，可对车辆行进
6过程中的图像进行逐帧处理，实现车辆跟踪和红绿灯信号识别。同时，控制主机自带大容量 (例如320G)存储硬盘，用来存储历史数据。使用专门的电子警察下载软件，通过密码验证 连接控制主机2，可以下载控制主机2中存储的任意时间段的违章数据。中心管理D可以采用一台能够接收控制主机2的输出信息，分析车辆数据，输出车 辆违章信息的电脑终端。下面对本实用新型的部分关键技术说明如下。1.红绿灯信号识别首先，必须确保监控摄像机画面中包含交通信号灯，然后使用系统配置软件设置 交通信号灯的坐标(以图像左上角为坐标原点)，并定义信号灯的含义(直行、拐弯或掉 头)以及变化规则。完成设置后，中心控制器实时对摄像机传输过来的每一帧图像的交通 灯区域进行识别，识别方法为检测红绿灯区域亮度、对比度、色度等，综合评判，识别当前 红绿灯状态。由于该方法是基于区域的综合评判，对于图像抖动导致设置的坐标和实际红 绿灯区域偏差，也存在很好的适应性。2.纯视频检测采用计算机视觉算法，对摄像机传输过来的每一帧进行移动物体检测，一旦发现 车辆进入画面，即针对该车辆建立连续跟踪序列，对该车辆运动轨迹进行实时跟踪，判断车 辆直行、逆行、左右转方向，车辆在停车线前、压线、越线情况，以及车辆压车道分隔线行驶 情况。3.前端LED辅助光源补光使用多颗(例如20颗)LED辅助光源制成一体LED辅助光源，并且增加了一块辅 助光源控制板。该板辅助光源控制一方面连接摄像机，接收摄像机的帧同步信号，另一方面 连接LED辅助光源，根据摄像机的同步信号向LED辅助光源发送工作指令，使得LED辅助光 源仅在摄像机快门打开时补光(即频闪)，这种方式使得辅助光源稳定、柔和，不影响司机 驾驶。4.嵌入式控制主机采用DSP平台作为数据处理的控制主机，平台的硬件信息例如如下1)处理平台TMS320C6455 ；2)主要芯片CPLD 芯片 EPM570T100I5、DSP 芯片 TMS320C6455、FLASH 芯片 S29GL128P10TFI01 K9G8G08U0M、串 口芯片 TL16C752B TL16C754B、电源芯片 TPS54310PWP、 DDR2 内存 HY5PS1G1631CFP2、SATA-PCI 接口 SiI3512、网 口芯片 RTL8201BL-LF ；3)处理性能9600MIPS的处理能力，工作外频为1200MHz ；4)操作系统:TI DSP BIOS。下面以一个双向6车道的路口为例，介绍本实用新型的实施方案。附图3为交通 路口的一个行驶方向设备安装图例。高清摄像机7和LED辅助光源6被安装在L杆9上，距离地面高度为6米。高清摄像机7与AC/DC电源模块10安装在护罩里，护罩安装在三条车道路面的正 上方，停车线8 (图像的中心点)与龙门架的水平距离为18至23米。一个高亮LED辅助光 源6安装在高清摄像机7周围，指向三条车道摄像机视野覆盖的区域。网络交换机1、控制主机2及传输设备安装在设备箱11中，高清摄像机7的信号通过交换机1输入控制主机2，经过处理后，识别结果经传输设备传送到后台监控中心。系统也可以采用控制主机后置方式，即设备箱11中仅安装传输设备，将高清摄像 机7的输出信号传送到后台监控中心，控制主机2安装在监控中心，识别过程在后台完成。附图4为整个交通路口的系统构成和连线示意图。路口的每个行驶方向安装一套 前端图像采集部分(设备)A、一个补光灯(LED辅助光源)6、一台控制主机2，前端图像采集 设备A通过网线和交换机，与控制主机2相连；控制主机2通过光纤与后端管理中心的服务 器连接和通讯。系统工作流程如附图5所示，具体描述如下。步骤1 摄像机以15帧/秒的速度，实时地采集图像，并通过以太网传输给控制主 机。步骤2 控制主机对图像进行红绿灯识别、车牌识别、图片抓取处理。对于违章车 辆，抓取能反映违章过程的多张(例如3张)图片，例如闯红灯车辆，需要分别抓取车未过 停车线、车压在停车线上、车越过停车线，并且3张图片上都可清晰地看到红绿灯；对于正 常通行车辆，抓取1张图片；步骤3 控制主机将抓拍和识别的结果信息，包括车牌颜色、车牌照号、车辆图片、 相关附加信息(例如违章类型、违章时间、违章地点等)，实时传输给后端管理中心的服务 器。同时，识别结果也缓存在控制主机上，以便客户直接下载。步骤4 用户可以通过以太网，登陆到后端管理中心的服务器数据库，检索和调出 违章信息；也可以使用PC机接入控制主机的局域网，使用下载软件下载违章信息。无论何 种方式，下载下来的信息都会打上防篡改的水印。尽管已经参考典型实施方式对本实用新型进行了说明，应该理解，本实用新型不 局限于所公开的典型实施方式。所附的权利要求书的范围与符合最宽泛的解释，从而包括 所有这些变型、等同结构及功能。
权利要求一种交通违章监控系统，其包括前端图像采集部分、信息传输部分、数据处理部分和中心管理部分，所述前端图像采集部分包括摄像机、LED辅助光源，所述图像采集前端部分和所述LED辅助光源被安装至距离监控路口的停车线一定距离并且距离地面一定高度的位置，摄像机的角度被调整为摄像机的画面中包含交通信号灯，LED辅助光源用于对摄像机的拍摄进行补光，摄像机实时地采集路面车辆的图像，并经由信息传输部分将图像输送给所述数据处理部分；所述数据处理部分经由所述信息传输部分与所述前端图像采集部分连接，所述数据处理部分包括多通道DSP。
2.根据权利要求1所述的交通违章监控系统，其特征在于，所述前端图像采集部分被安装至L杆上；所述信息传输部分包括交换机和控制主机，所述输出信息来自所述控制主机；所述中心管理部分包括交换机和服务器。
3.根据权利要求2所述的交通违章监控系统，其特征在于，所述L杆的安装所述摄像机和所述辅助光源的杆部距地面的高度为5至7米；所述L 杆至所述停车线的水平距离为18至23米。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的交通违章监控系统，其特征在于，所述前端图像采集部分通过TCP/IP协议经由所述信息传输部分与所述数据处理部分 传输数据。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的交通违章监控系统，其特征在于，所述LED辅助光源为使用多颗LED辅助光源制成一体的LED辅助光源，并且增加了一 块辅助光源控制板，该光源控制板一方面连接摄像机，接收摄像机的帧同步信号，另一方面 连接LED辅助光源，根据摄像机的同步信号向LED辅助光源发送工作指令，使得LED辅助光 源仅在摄像机快门打开时补光。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的交通违章监控系统，其特征在于，所述摄像机为百万像素级CCD高清摄像机，所述前端图像采集部分还包括室外防护 罩，在所述高清摄像机的后端接网络防雷器和电源防雷器。
专利摘要本实用新型涉及一种交通违章监控系统，其包括前端图像采集部分、信息传输部分、数据处理部分和中心管理部分。前端图像采集部分包括摄像机、LED辅助光源，摄像机的角度被调整为摄像机的画面中包含交通信号灯，LED辅助光源用于对摄像机的拍摄进行补光；数据处理部分经由信息传输部分与前端图像采集部分连接，数据处理部分包括多通道DSP；中心管理部分用于接收输出信息，分析车辆数据，输出车辆违章信息。与现有技术相比，本实用新型化繁为简，摒弃了交通灯信号连接、地感线圈检测，降低了系统成本、工程施工和维护的难度。此外，将摄像机补光方式由闪光灯改为LED辅助光源，大大降低了对司机的影响，消除了安全隐患。
文档编号H04N5/225GK201655044SQ200920246738
公开日2010年11月24日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者王超, 胡中华, 覃宇, 黄学雷 申请人:北京信路威科技发展有限公司