1、高速公路雷达测速抓拍系统技术方案书2007年8月目录一、前言1二、系统设计目标1三、系统设计原则1四、系统主要功能描述2五、系统结构与设计方案31、系统描述31.1、系统网络拓扑图41.2、前端雷达测速抓拍系统41.3、省厅控制中心车辆违章管理系统51.4、交通支队营业厅车辆违章查询系统62、雷达测速抓拍系统硬件结构63、雷达测速抓拍系统关健技术83.1、测速雷达83.2、高灵敏度数字处理彩色摄像机93.3、补光灯控制模块93.4、系统软件104、雷达测速抓拍系统技术说明104.1、HD125雷达测速仪104.2、测速车辆抓拍模块124.3、路侧多车道图像采集技术144.4、车牌识别模块14六2、应用程序设计181、程序主界面182、功能概述183、车牌识别模块系统软件结构21一、前言随着综合国力的日益壮大，公路交通也在迅猛发展，如今已成为国家经济发展的大动脉。全国公路纵横交错，如织似画，小如蛛网，大似壮锦，无论如何形容都不过分，但随之带来的问题是交通管理日趋复杂，各种违法、违章层出不穷，屡治不尽。这就需要交通与公安部门使用更好的科技手段来解决这个问题。利用在航空航天技术的成果，开发了基于车牌自动识别为核心技术的“雷达测速抓拍系统”。该系统可方便地安装在高速公路两侧或隔离带中央，自动对过往的车辆实施不停车测速、抓拍、车牌识别、黑名单比对等工作，通过实时报警提示实施拦截、现场处罚或将违3、章车辆的抓拍图像和车牌识别信息保存在数据库中用以事后执法；系统可靠性高、实用性强、拆装简单、操作方便。该系统可以大大提高公路执法的工作效率，是公安部门打击犯罪、违章、违规行为的得力助手。二、系统设计目标“雷达测速抓拍系统”利用雷达、声讯光电等军事设备，结合图像处理、模式识别、人工智能等高技术与计算机软硬件、无线网络整合成一套具有当今世界最为先进的雷达测速抓拍系统，为公安治理交通、纠正违章、涉黑查处等提供最为高效的执法手段，为日益复杂交通网的安全运营提供有力的保障。三、系统设计原则在系统设计中，力求满足以下要求，以最优的性能价格比保护用户投资： 合理性：严格以系统工程学及其它先进理论指导设计，使4、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，采用先进设备和完善软件，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； 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，与用户在经济能力方面的实际情况相吻合； 可靠性：选用高集成设备，采用自动检测、自动报警等技术来保证可靠性； 安全性：系统具有防误操作特性，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5、将提供用户等级权限保护，有效排除人为因素的干扰； 扩展性：系统采用模块化设计，提供多种数据接口，可以方便地与其它系统或设备进行连接、交互或共享。四、系统主要功能描述 多道监控：雷达测速系统能够监测双向10车道（可自动或手动划分）的行驶车辆，测速抓拍距离1.876米。 超速抓拍：利用雷达测速功能，对经过雷达测速区的所有车辆进行测速，当车辆的车速超过规定的界限时，进行超速提示，同时自动抓拍超速车辆的图像并保存在硬盘，并记录该车辆违章的时间、地点、车长、车道号、超速值和限速值。 智能灯光控制：运用复合光技术，更好地还原车牌的原色，改善全（白）色LED灯无法达到的色彩还原效果，（LED数量40只，更适6、用于固定点位的补光）；与视频同步，防止刺眼、减小功耗和发热量，使用摄像机的同步信号或外部脉冲信号使摄像机与补光灯频闪频率同步，这样既得到补光的效果，又降低了补光灯的功耗。 车牌识别：通过摄像机的视频信号，对超速或所有过往车辆进行自动车牌识别，可以识别车牌号码和车牌颜色。对于无法正确识别的车牌可以人工修改。 违章处罚：系统可以将现场取证的图片和数据信息通过无线网络发送至指挥中心的数据库中，利用后台处理程序进行事后布告、通知或进入相应执法程序。 查询统计：系统具有本地数据库查询、统计及打印功能。查询包括各种指定信息的查询和用户自定义条件的综合查询；统计包括按违章条款的统计和用户自定义条件的自由统计7、；查询和统计的结果可按规定的表格格式打印。 远程查询：通过外部数据接口和远程连接，查询指定车辆的其它相关信息。如：车辆的注册登记信息、车辆年检情况、是否报废等。 安全管理功能：用户信息包括用户名称、密码、权限、部门、职务等；系统提供用户信息管理功能包括增加、删除和更改；具有对操作人员的值勤工作进行查询、统计管理。 数据库维护与管理：数据库维护包括数据库的初始化、备份和导出功能，可根据需要与省厅数据库的信息交换、转储、本地数据库的更新等；对本地历史记录保存时间和容量可由用户在软件中自行调节，超过保存时间的车辆通行记录由管理软件自动处理。五、系统结构与设计方案1、系统描述本章针对雷达测速抓拍系统的8、组成，从系统角度出发，说明系统总体和各子系统的设计原理和组成结构。首先阐述系统基本原理组成，然后将雷达测速抓拍系统分成雷达测速系统、车辆图像抓拍系统、车牌识别系统、图片信息远程传输系统、违章信息处理系统等加以阐述。1.1、系统网络拓扑图1.2、前端雷达测速抓拍系统在高速公路中央隔离带安装雷达测速仪、补光灯、摄像机、补光灯控制模块无线传输模块和工控机（注：雷达测速仪与其它设备距离保持在4060米范围内），雷达测速仪安装在离车道1.8米远45米高的立杆上，雷达测速仪垂直于路面发射两个雷达波，在地面形成两个检测区域，并自动识别和划分出车道；当车辆通过雷达波后，系统立刻就能得出该车辆的车速、车道号、车9、长等信息，若该车辆超出预先设置好的限速值，工控机（雷达测速抓拍系统）就立即通知补光灯控制模块对摄像机和补光灯进行补光、抓拍等操作，同时工控机记录下来该车辆通过雷达测速仪时的视频图像。雷达测速抓拍系统中的车牌识别模块对超速车辆进行车牌识别，并将识别后的超速车辆特征图片及其他相关信息通过CDMA无线通讯模块自动发送到省厅控制中心。雷达测速抓拍系统逻辑结构图1.3、省厅控制中心车辆违章管理系统省厅控制中心车辆违章管理系统由临时违章信息接收数据库服务器、人工校验系统和违章信息数据库服务器等设备组成；临时违章信息接收数据库服务器自动接收从各个高速公路检测点发回的违章信息及图片，管理人员通过对违章图片和识10、别车牌信息进行比对，若识别的车牌号码与违章抓拍图片中的车牌号码不符，则将该组数据放到临时数据库中；若识别的车牌号码与违章抓拍图片中的车牌号码一致，其他相关信息正确无误时，则将该组数据放到违章信息数据库服务器中，用于支队更新数据等。省厅控制中心车辆违章管理系统逻辑结构图1.4、交通支队营业厅车辆违章查询系统交通支队营业厅车辆违章查询系统由违章信息数据库服务器、违章管理系统、触摸屏查询系统、大屏幕显示等设备组成。交通支队的违章信息数据库服务器通过专用网络定期与省中心的违章信息数据库服务器进行数据交换：下载新的违章信息，回传已处罚完毕的违章信息；同时交通支队违章处理人员可以通过违章管理系统对触摸屏及11、大屏幕等进行信息显示和管理；驾驶员可以通过触摸屏查询相关违章信息和图片。2、雷达测速抓拍系统硬件结构雷达测速抓拍系统主要由测速雷达、摄像机、图像采集模块、小型工控机、数据传输模块、布光灯控制模块、补光灯、安装支架等设备。硬件设备配置及主要参数：3、雷达测速抓拍系统关健技术3.1、测速雷达 真正检测双向10个车道 可检测车速、车型分类、所在车道 可检测每个车道的车流量或占有率 不受中央隔离带及金属护栏的影响 可精确地检测每个车道上每辆车的速度 自动校正安装角度，自动监测车道 可进行远程调试和升级3.2、高灵敏度数字处理彩色摄像机 具备强光逆光补偿（Spot BLC）功能 采用最新开发的宽感应1/12、2英寸CCD，可对图像进行内部RGB处理 最高分辨率到达530线 8档电子快门、三档自动增益控制及可变电子快门3.3、补光灯控制模块 视频同步目的：防止刺眼、减小功耗和发热量方法：使用摄像机的同步信号或外部脉冲信号使摄像机与补光灯频闪频率同步，这样既得到补光的效果，又降低了补光灯的功耗 光敏开关（启动亮度可调）目的：自动控制LED补光灯白天熄灭，夜间点亮方法：光敏电阻作为控制开关 上位机控制LED开关目的：使用上位机控制LED开关方法：使用上位机通过RD232控制LED灯或直接使用高低电平控制 闪光灯模式（抓拍时才亮）目的：最大程度地减小功耗和延长LED寿命 运用复合光技术目的：更好地还原车牌13、的原色，改善全（白）色LED灯无法达到的色彩还原效果，（LED数量40只，更适用于固定点位补光）方法：使用多种特定波长（颜色）的LED混合几何布局3.4、系统软件 自动识别车道，同时能准确定位车辆所在的车道 在同一图片中，可同时自动识别多个车辆的车牌 提供设定4种车型长度的车型编号 在超速抓拍的图片中，只提供超速车辆的车牌号、车道号、车型编号、车速、时间和地点等信息，对未超速车辆不做处理 也可对低于最低限速的车辆进行图片抓拍和车牌识别 能够按大小车辆限速值实现分类超速抓拍；如大车按90km/h，小车按 120km/h限速值测速 可保存超速（或最低限速以下）车辆的3060秒录像4、雷达测速抓拍系14、统技术说明4.1、HD125雷达测速仪l 工作原理HD125雷达测速仪内置两个发射雷达和一个接收雷达，在检测路面上投映两个检测区域，就相当于两个线圈放在检测路面上，经过监测区域内的车辆都会给HD125 发射一个微波信号，经过数据处理能得到相关的数据。l 产品优势双雷达测速 享有专利权的数字雷达波监测技术与模拟波不同。它每一秒发射100万次雷达波，能精确定位车辆，同时可以跨越中央隔离带的防眩板、树丛及金属护栏等障碍物监测到部分被遮挡的车辆，从而大大降低了隔离带对监测精度的影响 在高速公路或桥梁的应用中，HD125只需1.8米的侧移量就可以精确地监测出双向10个车道的交通数据。（侧移量是指立柱的位15、置到检测车道边缘线的距离） HD125可以检测双向10个车道的交通数据，包括车流量、单车车速、平均速度、车型分类、车道占有率等交通数据，它在检测路上投映两个微波带，每当车辆经过时，它会根据车辆通过两个雷达的时间精确地计算出每辆车的速度及其它所监测到的交通数据，通过软件可看到实时的数据 HD125是根据车辆为基础来检测的，无论车辆在检测区域内的任何地方行使，都会只显示一辆车，即使在两个车道中间行使，也不会像模拟设备一样监测到两辆车或者监测不到车辆，从而更提高了单车道的车流量精度 HD125通过管理软件自动识别车道，并在几分钟之内迅速准确地完成定位及检测工作，节省了大量的安装设置时间 HD125支16、持许多不同类型的数据通讯方式，内置RS-232和RS-485端口，支持从9600921.6KBPS（字节/秒）之间的数据传输速率，选装配件还有内置CDPD调制解调器、无线调制解调器、Smart LAN专用以太网接口 HD125应用了最先进的RF设计，表面装配技术，数字硬件集成以及先进信号处理算法，这些技术使其具有更高的可靠性和稳定性 HD125所有的RF电路均采用一体化印刷电路设计，从而避免了连接点和连接线可能会引起的失效；采用完全自动化的制作工艺，消除了由于手工拼装带来的不稳定问题l 主要技术指标外形尺寸13.1710.583.25(长宽高 单位：cm)重量（净重）2.27Kg功率消耗20217、50 km/h工作频率24.125GHz（K-波段）雷达波发射周期100万次/S工作温度-40+75检测车道双向10车道检测范围1.8米76米通讯接口RS-485和RS-232 车流量精度单车道流量95% 总流量98%单车车速精度97%，10250Km/H 车型分类4种车型分类，参数可自行设置4.2、测速车辆抓拍模块抓拍系统按照功能分为视频采集、违章检测、图像抓拍和光圈控制4个功能模块组成。l 视频采集模块视频采集任务主要由摄像机和专业图形采集模块来完成，并通过专业图形采集卡将视频信息传输到工控机中，由应用程序在屏幕上显示。摄像机具有自动和手动快门调节功能，根据现场光亮度将摄像机的快门自动调节18、到一个最佳值。专业图形采集卡的图像显示采集分辨率：1024*768，可实现多路视频信号的实时切换/扫描、同时采集处理。l 违章检测模块违章检测有超速违章自动检测和人工协助检测。超速违章由测速雷达自动检测，当雷达的检测到通过车辆的速度超过规定的限制速度时，产生一个抓拍信号，通知图像抓拍模块进行实时抓拍超速违章车辆的图像；不按车道行驶、违章掉头、违章停车、跨压双黄线等交通违法行为由人工协助系统进行抓拍，当操作员发现这些违章后，通过操作计算机来完成抓拍任务。l 图像抓拍模块当违章检测模块检测到违章信号时，启动抓拍程序，完成违章特写镜头图像的拍摄，并压缩成JPEG文件格式保存到数据库中，同时记录违章的19、地点、违章时间、违章类型等信息，如果是超速违章还要记录限制速度、实测速度、超速比例等信息。l 光圈控制模块根据每日中日光照度的变化，要随时调整摄像头的曝光量，拍摄到的图像质量最佳，同时还要兼顾到黑夜。调整曝光量的过程为，定时（一般为30分钟）从视频图像的指定区域（比如天空或路面）采集图像的亮度信息L35 。L = 0. 222 r + 0. 707 g + 0. 071b其中： r、g、b 分别为彩色图像三原色( R)、( G)、( B)的刺激值。给亮度L 设定阈值范围T1、T2 ，当T1 L 99% 牌照定位正确率98% 字符识别正确率95% 识别速度 50mm 适应车速0-200 公里 /20、 小时 可识别牌照尺寸 80-200 水平像素点 最佳牌照尺寸 120-160 水平像素点 六、应用程序设计1、程序主界面2、功能概述l 用户登录l 初始化设置l 实时视频显示l 超速车辆抓拍l 手动违章抓拍l 车牌自动识别l 语音报警提示l 黑名单车辆比对处理l VIP车辆比对处理l 现场处罚l 事后执法l 查询统计n 按时间查询n 按车牌号查询n 按违章类型查询n 组合条件查询n 查询结果打印n 财务统计与打印n 值勤统计与打印l 数据库维护n 导入黑名单数据导入的数据文件可以是FOXPRO数据库文件或者是带格式的TXT文件n 导入VIP名单数据导入的数据文件可以是FOXPRO数据库文件或者是带格式的TXT文件n 用户信息维护安全管理n 违章类型维护n 执法条例维护 n 数据库清理、备份与恢复l 软件升级l 帮助3、车牌识别模块系统软件结构视频输入管理模块牌定位模块车牌矫正模块字符切分模块字符识别模块结果决策模块输出管理模块车牌跟踪模块在线学习模块