500萬(wàn)高清車(chē)輛及人臉特征卡口系統簡(jiǎn)析

車(chē)輛及人員卡口監控系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)卡口監控系統)，依托路口、收費站、交通或治安檢查站等卡口點(diǎn)，實(shí)現對通過(guò)該卡口的機動(dòng)車(chē)和前排司乘人員進(jìn)行拍攝、記錄、處理的現場(chǎng)監控。

卡口監控系統可自動(dòng)識別過(guò)往車(chē)輛的號牌、顏色等特征，驗證車(chē)輛的合法身份，自動(dòng)核對黑名單庫，自動(dòng)報警;在抓拍的圖片中前排駕乘人員的面部特征可清晰辨識，提取人臉特征圖和人臉特征參數，實(shí)現對交通違法、肇事逃逸、刑事犯罪等嫌疑車(chē)輛及人員的監控與處置，是重要的非現場(chǎng)執法和監視系統。

系統簡(jiǎn)介

卡口監控系統對道路交通狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，對道路上的機動(dòng)車(chē)進(jìn)行檢測、抓拍、識別(機動(dòng)車(chē)車(chē)牌)、前排司乘人員人臉特征圖/人臉特征參數的檢測和提取;將抓拍圖片、車(chē)牌識別結果上傳控制中心，控制中心內的計算機接收前端設備的數據，將數據處理后存入數據庫并進(jìn)處理。

系統采用500萬(wàn)高清視頻檢測方式對機動(dòng)車(chē)道進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，當有機動(dòng)車(chē)通過(guò)時(shí)，高清500萬(wàn)卡口一體機抓拍1~2張圖片，高清卡口一體機對圖片進(jìn)行處理后，上傳至控制中心。

目前，高清車(chē)輛及人員智能監測記錄系統采用了最新視頻識別、DSP嵌入式系統的技術(shù)，可對機動(dòng)車(chē)輛進(jìn)行準確檢測，輸出車(chē)輛的高清圖片以及車(chē)輛的相關(guān)信息，同時(shí)對車(chē)輛前排司乘人員進(jìn)行人臉特征圖片、人臉特征參數的分析和提取。對車(chē)輛采用高清視頻抓拍方式，且將環(huán)境光照影響等各種干擾因素的影響最大程度地降低。

系統采用基于IP的網(wǎng)絡(luò )接口，易于與其它設備接口，可針對各種路況進(jìn)行靈活配置?？刂浦行墓芾碛嬎銠C系統與各路口設備的連接采用星形拓撲結構，每個(gè)路口均可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與控制中心系統直接連接，以傳輸車(chē)輛/人員信息和高清圖片。大幅度提高車(chē)輛/人員捕獲率和記錄有效率，得到用戶(hù)的廣泛好評。

系統架構

高清車(chē)輛及人員智能監測記錄系統由下列設備等構成：

·系統前端設備(高清500萬(wàn)卡口一體機、檢測/抓拍補光燈、網(wǎng)絡(luò )交換/傳輸設備);

·控制中心設備(網(wǎng)絡(luò )交換/傳輸設備、服務(wù)器)。

系統功能

高清車(chē)輛及人員智能監測記錄系統分為：車(chē)輛檢測/識別/記錄、交通參數采集/違章取證、人臉特征圖和人臉特征參數的檢測和提取、補光、數據傳輸、控制中心計算機等子系統。

車(chē)輛檢測/識別

基于視覺(jué)的車(chē)輛檢測技術(shù)被越來(lái)越多地應用于智能交通管理系統，可靠的車(chē)輛檢測技術(shù)是智能交通管理系統的重要部分?；谝曈X(jué)的車(chē)輛檢測是非常具有挑戰性的，被檢測的車(chē)輛具有不同的速度、形狀、尺寸、角度和顏色，車(chē)輛的外觀(guān)還要受到車(chē)輛的姿態(tài)以及它周?chē)繕宋锏挠绊?，同時(shí)車(chē)輛的遮擋和光照條件的不同也改變了車(chē)輛的整個(gè)外觀(guān);基于車(chē)輛特征的車(chē)輛檢測，具有較好的適應性，能夠適應不同的道路交通環(huán)境，能有效促進(jìn)車(chē)輛檢測系統提高檢測率和降低誤檢率。

車(chē)輛特征識別技術(shù)是對動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中移動(dòng)目標的定位、識別和跟蹤，是分析、判斷目標特征和行為的一項高新技術(shù);其關(guān)鍵是車(chē)輛特征的捕獲和識別，這其中包括了車(chē)型識別、車(chē)牌識別、車(chē)牌顏色識別及車(chē)輛顏色識別等技術(shù);其對車(chē)輛的特征的識別可以達到精確、準確、快速的要求。

車(chē)輛特征是對車(chē)輛進(jìn)行檢測和識別最有效的元素，車(chē)輛號牌是車(chē)輛特征中具有唯一性的元素。通過(guò)對車(chē)輛號牌的識別和跟蹤，可以有效地檢測、識別、跟蹤車(chē)輛。

車(chē)輛特征檢測將車(chē)輛和車(chē)輛號牌作為目標，針對視頻流中通過(guò)的車(chē)輛進(jìn)行響應，保證了對車(chē)輛的高抓拍率和車(chē)牌識別率。

高清車(chē)輛及人員智能監測記錄系統采用先進(jìn)的計算機視頻檢測技術(shù)，對車(chē)輛行駛過(guò)程中的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)逐幀處理和識別，特別是獨特的車(chē)輛特征跟蹤和比對技術(shù)可以將有效信息充分利用起來(lái)，從而大大提高系統的識別精度。

通過(guò)對車(chē)輛特征的視頻檢測，自動(dòng)記錄車(chē)輛的位置信息，分析車(chē)輛的運行軌跡和行駛狀態(tài)，對設定位置的車(chē)輛進(jìn)行抓拍。

卡口功能

機動(dòng)車(chē)道上的高清卡口一體機對車(chē)道內的機動(dòng)車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻檢測，高清卡口一體機實(shí)時(shí)逐幀對圖像進(jìn)行分析處理，當有機動(dòng)車(chē)進(jìn)入檢測區域時(shí)，高清卡口一體機抓拍1~2圖片，抓拍補光燈同步閃亮;卡口一體機對圖片進(jìn)行處理，實(shí)現對車(chē)輛進(jìn)行車(chē)牌識別等操作。在抓拍的圖片中，車(chē)輛特征、車(chē)牌號碼、前排駕乘人員的面部特征可清晰辨識。

·高清卡口一體機實(shí)時(shí)處理高清視頻，自動(dòng)對車(chē)輛進(jìn)行抓拍及識別車(chē)輛號牌，并將識別結果、圖片/信息等上傳;

·在抓拍的機動(dòng)車(chē)圖片中，可清晰反映車(chē)輛特征(車(chē)輛外形、車(chē)身顏色、車(chē)輛號牌);晝夜均能有效克服車(chē)窗反光，在抓拍的圖片中，前部駕乘人員的面部特征可清晰辨識;

·高清卡口一體機通過(guò)以太網(wǎng)將車(chē)輛號牌、圖片、路段號、時(shí)間等信息發(fā)送給控制中心;控制中心計算機接收到數據和圖片后，進(jìn)行處理和保存;

·系統采用一體化的500萬(wàn)高清卡口一體機，完成高清圖像采集、視頻分析/檢測、車(chē)牌識別等功能;符合GA/T497-2009《公路車(chē)輛智能監測記錄系統通用技術(shù)標準》的要求，圖片信息可清晰地反映地點(diǎn)、車(chē)道、行駛方向、時(shí)間、車(chē)牌號碼、車(chē)輛類(lèi)型、圖片序號等信息;且可以根據客戶(hù)需求進(jìn)行相應修改，以滿(mǎn)足各種不同的需求。

交通參數采集/違章取證

1、視頻測速

可快速檢測實(shí)時(shí)通過(guò)車(chē)輛的行駛速度，原理如下。

·方式一：標定卡口一體機的垂直高度和與車(chē)道的水平位置，標定視野中的遠端距離及近段距離，在平直的車(chē)道上即可實(shí)現視頻測速。逐幀實(shí)時(shí)處理，可得出車(chē)輛行駛的精確軌跡以及記錄車(chē)輛在所有參考點(diǎn)時(shí)間，通過(guò)計算分析，獲取車(chē)輛的行使速度;

·方式二：通過(guò)比對實(shí)際場(chǎng)景中參照物的位置來(lái)標定圖像中參照物的坐標及高度，將實(shí)際場(chǎng)景還原為3D場(chǎng)景，在三維空間內對車(chē)輛進(jìn)行視頻測速。對車(chē)輛信息實(shí)現逐幀實(shí)時(shí)處理，可以得出車(chē)輛行駛在攝像機視野范圍內的精確軌跡，通過(guò)計算分析，獲取車(chē)輛的行駛速度。

2、交通參數采集

實(shí)時(shí)采集車(chē)流量、平均時(shí)速、車(chē)頭時(shí)距、道路占有率等交通參數，依據設定的時(shí)間間隔，將交通參數匯總后實(shí)時(shí)上傳控制中心?？蓪?chē)輛類(lèi)型進(jìn)行判斷，在附加信息中輸出車(chē)輛類(lèi)型(大、中、小型)，且還可輸出車(chē)輛具體尺寸(米)車(chē)長(cháng)、車(chē)寬信息，方便用戶(hù)查看或信息調用。

3、車(chē)輛違章取證功能

對高清圖像中的車(chē)輛進(jìn)行檢測、鎖定、跟蹤，根據車(chē)輛運動(dòng)軌跡與用戶(hù)定義的車(chē)道標識線(xiàn)，判斷車(chē)輛是否軋線(xiàn)、越線(xiàn)、逆行等違章行為，并區分車(chē)道分隔線(xiàn)、雙黃線(xiàn)，對違章車(chē)輛進(jìn)行抓拍，取得執法證據。

人臉特征圖檢測和提取

自動(dòng)掃描(檢測)抓拍的高清圖像，使用高效的人臉檢測算法，配合先進(jìn)的目標融合、決策策略，實(shí)時(shí)定位出其中含人臉信息的區域坐標，實(shí)現智能化的實(shí)時(shí)人臉檢測。

通過(guò)組織大量的人臉、非人臉圖像數據，應用先進(jìn)的算法，訓練獲得最佳的人臉表述特征，并將大量的特征按照一定結構組織起來(lái)，形成特殊的人臉特征分類(lèi)器。利用該特征分類(lèi)器對從前端系統輸入的圖像進(jìn)行全方位的人臉搜索，將圖像中滿(mǎn)足特征分類(lèi)器篩選條件(與特征分類(lèi)器的匹配度滿(mǎn)足一定條件)的檢測區域確定為人臉目標，完成人臉目標的定位。

·采用狀態(tài)識別機理可減少復雜背景對識別系統的干擾;

·檢測出左右旋轉15°，上下旋轉10°的人臉;

·處理速度快捷：對500萬(wàn)像素高清圖像，檢測時(shí)間小于300ms;

·擁有大于95%的正面人臉檢測率;

檢測出來(lái)的人臉圖像經(jīng)過(guò)圖像處理、模型調整定位、圖像標準化等系列操作，最終通過(guò)對標準化圖像進(jìn)行特征提取，獲得特定的便于機器識別、分類(lèi)的人臉描述特征圖。

補光子系統

車(chē)道設置檢測補光燈和抓拍補光燈各1臺。檢測補光燈可在夜間等環(huán)境亮度較低的情況時(shí)，光控電路自動(dòng)開(kāi)啟檢測補光燈;對高清攝像機檢測區域內進(jìn)行補光，與CCD的曝光信號同步，使圖像質(zhì)量滿(mǎn)足對車(chē)輛視頻檢測和車(chē)牌識別要求。檢測補光燈使用大功率LED、具有恒壓/恒流驅動(dòng)電路和良好的散熱結構和措施，使檢測補光燈穩定及可靠的運行。而當卡口一體機檢測到車(chē)輛并發(fā)出抓拍觸發(fā)信號后，補光控制模塊接收到該抓拍觸發(fā)信號后發(fā)出觸發(fā)脈沖至抓拍補光燈;抓拍補光燈閃亮，閃亮時(shí)間與高清卡口一體機閃光觸發(fā)信號同步，高清卡口一體機同時(shí)抓拍1張圖片，確保圖片中機動(dòng)車(chē)(含司乘人員面部)的特征和細節清晰可辨識。

檢測補光燈和抓拍補光燈的曝光同步電路，與高清卡口一體機的曝光保持同步，可以在晝間、夜間、車(chē)輛大燈開(kāi)啟等情況下，有效的對各種物體進(jìn)行拍攝，使抓拍的圖片可清晰辨識車(chē)輛外形特征及駕乘人員的面部特征，有效地進(jìn)行車(chē)輛號牌的識別和物體的辨識。具有效率高、對駕駛員視覺(jué)干擾小等優(yōu)點(diǎn)。

數據傳輸

可分為前端設備數據傳輸和控制中心數據傳輸。

1、前端設備數據傳輸：

·高清卡口一體機←→LED抓拍補光燈/檢測補光燈，數字信號-開(kāi)光量傳輸;

·高清卡口一體機←→前端存儲器，以太網(wǎng)數據傳輸;

2、控制中心數據傳輸：

·高清卡口一體機←→控制中心，以太網(wǎng)數據傳輸。

控制中心計算機系統

1、控制中心系統構成和功能

控制中心計算機系統由服務(wù)器、中心平臺軟件、網(wǎng)絡(luò )交換設備等組成。接收前端設備的數據和圖片，進(jìn)行處理后存入數據庫。提供按時(shí)間、地點(diǎn)、車(chē)牌號碼等分類(lèi)統計查詢(xún)、按時(shí)間段比對查詢(xún)等功能，以精確方式或者模糊方式檢索查詢(xún)車(chē)輛歷史記錄，并能以圖形、圖表方式顯示、打印。接收前端設備傳回的人臉特征參數/圖，進(jìn)行人臉特征參數提取并將人臉特征圖、對應的特征向量存入數據庫?？刂浦行能浖谀K化的架構，采用多模塊的模式，對軟件進(jìn)行設計、開(kāi)發(fā)。主要特點(diǎn)有以下幾項。

·穩定性：對長(cháng)期工作的業(yè)務(wù)系統，多模塊化體系結構提供了更可靠的穩定性;

·易維護：由于軟件模塊化，當業(yè)務(wù)規則變化后，只需要修改相應模塊既可，其他模塊軟件基本不做改動(dòng);

·系統擴展靈活：基于多模塊化體系結構，當業(yè)務(wù)增大時(shí)，可以部署更多的應用服務(wù)器，提高對客戶(hù)端的響應，而所有變化對客戶(hù)端透明。

2、車(chē)輛信息管理系統

車(chē)輛信息數據管理系統是中心平臺的開(kāi)始數據模塊，支持錄入過(guò)往車(chē)輛數據并上傳圖片和視頻、核對過(guò)往車(chē)輛數據、打印過(guò)往車(chē)輛單據、查詢(xún)、統計并導出過(guò)往車(chē)輛數據。

3、稽查布控管理系統

稽查布控管理系統是中心平臺的車(chē)輛查緝模塊，支持錄入、導入布控車(chē)輛數據、審核、撤銷(xiāo)、結案處理并支持自定義布控設置。審核布控車(chē)輛的同時(shí)，通知數據交換總線(xiàn)發(fā)布相關(guān)布控車(chē)輛給前端工控機，工控機抓拍到布控車(chē)輛后上傳報警，數據交換總線(xiàn)處理布控報警并通知實(shí)時(shí)報警系統，布控報警查詢(xún)支持事后查詢(xún)。

4、實(shí)時(shí)報警管理系統

該系統為C/S窗體應用程序，安裝在需要對布控報警信息、違法報警信息實(shí)時(shí)處理的客戶(hù)機上，當有違法信息、布控報警信息時(shí)，會(huì )根據系統對報警聲音、報警圖標等相關(guān)信息的配置進(jìn)行報警，實(shí)現對報警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)報警。每個(gè)客戶(hù)機可以單獨設置報警聲音、報警圖標等配置信息。

5、流量事件檢測系統

對每個(gè)路口進(jìn)行流量統計，對每個(gè)路口的流量超過(guò)路口報警流量的數據進(jìn)行統計分析?？梢詫⑺新房诤托旭偡较蜻M(jìn)行自定義組合，將路口和方向組合方式進(jìn)行過(guò)往車(chē)輛流量的統計。

6、人臉特征參數處理/人像比對

服務(wù)器可接收多臺前端設備傳回的人臉小圖，進(jìn)行人臉特征參數提取并將人臉小圖、對應的特征向量入庫。在標準配置條件下，單臺服務(wù)器可達到：35人臉/秒的處理能力。

檢測出來(lái)的人臉圖像，并經(jīng)過(guò)圖像預處理、模型調整定位、圖像標準化等系列操作，最終通過(guò)對標準化圖像進(jìn)行特征提取，獲得特定的便于機器識別、分類(lèi)的人臉描述特征。

·圖像處理：人臉定位，關(guān)鍵點(diǎn)定位，特征提取，特征矢量化等;

·特征提?。禾崛∪四樚卣鞑⑸?.4K字節/人的特征文件;

·信息存儲：保存每張人臉圖像、特征文件以及位置、時(shí)間、通道信息。

人臉比對服務(wù)器負責將已存入數據庫的人臉數據信息與目標人臉圖片加以比對，并獲得最終比對結果。在標準配置條件下，比對速率200萬(wàn)次/秒。

把當前處理模型特征與預設后臺模型庫中的個(gè)體特征作逐一比對，分別獲得比對相似度得分，接著(zhù)把得分數值按降序排序，最后保留相似度分值最高的一系列相關(guān)個(gè)體，并將此作為系統的輸出結果。

·支持多種格式的人臉圖像數據輸入;

·人臉尺寸不小于80×100像素;

·實(shí)現數據庫數據的批量導入，實(shí)現比對結果的批量輸出;

·服務(wù)器為標準配置時(shí)，比對速度200萬(wàn)次/秒;

·匹配精度可根據需要設置;

·輸出數據與輸入數據相比，數量下降1.5個(gè)數量級時(shí)，準確率為98%。