智能交通之电子卡口系统的技术分析

    随着经济的发展，城市居民生活水平的不断提高，机动车已经成为人们出行不可或缺的交通工具，政府交管部门也越来越重视对进出城市的机动车的有效管理。在此前提下，管理部门也将重点放在了城市兼有电子警察功能的卡口系统的建设上。

　　城市电子卡口监控系统是指依托道路上特定场所，如收费站、交通或治安检查站等卡口点，对所有通过该卡口点的机动车辆进行拍摄、记录与处理的一种道路交通现场监测系统。该系统用于城市道路或高速公路出入口、收费站等重点治安地段的全天候实时检测与记录。可自动识别过往路口车辆号牌、颜色等特征，验证出车辆的合法身份，自动核对黑名单库，自动报警。可对路口情况进行监控与管理，包括出入口车辆管理、采集、存储数据和系统工作状态，以便于警务人员及相关部门对道路的安全进行监控。整个系统是集通信、信息采集、指挥、管理于一体的综合系统，具有管理维护、统计、查询及报表打印等功能，实现对交通违章、肇事逃逸等嫌疑车辆的监控与处置。
　　那么，城市电子卡口系统主要有哪些技术呢？就让笔者来为大家解读一番。
　　一、电子卡口系统主要技术分析
　　（一）夜间补光抓拍技术
　　白天的光线比较充足，治安卡口摄像机抓拍率一般都可以保障在95％以上。所以夜间抓拍效果就成了整体抓拍率能否有效提高的关键。
　　由于城市治安卡口安装地点普遍夜间光线比较昏暗，再加上夜间行驶车辆的大灯会影响普通摄像机，使之产生光晕无法拍清车牌。解决这个问题的一个方法就是使用全光谱LED灯（或偏振光灯）对其进行补光。这样不但能抵消大灯的影响，而且可以照亮车牌，保障抓拍效果。
　　然而补光灯有一个弊端就在于闪光的时候会影响到驾车司机的眼睛，分散司机的注意力，从而可能带来交通隐患。面对这种情况，星光级产品的出现可谓是一场“及时雨”。星光级产品能在微光情况下，通常是指星光环境下无任何辅助光源就能显示清晰的彩色图像。
　　笔者采访了北京凌云光技术有限责任公司智能交通和监控业务中心产品市场经理王锐，他为我们介绍了凌云光的星光卡口一体机，不需要补光，仅需要正常的道路照明的光照条件，即可满足电子警察和城市卡口的应用，可以清晰分辩车牌，车身颜色，道路标志标线等信息。在微光条件下，可以清晰分辨物体的颜色，提供彩色视频流。
　　（二）移动车辆检测技术
　　在交通电子警察卡口系统中，传统的车辆检测方法是地感线圈方法。该方法实现简单、准确率高。大叔埋置地感设备需损坏路面，不便于安装和维护，成本较高。
　　近年来，随着计算机视觉技术的发展，通过摄像机拍摄的视频进行车辆检测的方法，逐渐受到人们的重视。利用视频检测车辆，对路面设施不产生破坏，安装和维护方便，不影响道路通行状况，可以节省大量人力物力，有利于交通治安卡口系统的发展。
　　由于其相对于传统车辆检测技术显而易见的优势，基于视频的车辆检测成为近20年来智能交通系统中的研究热点之一，已出现不少视频车辆检测方法，主要分为两类：
　　一类是基于移动摄像机的，如汽车辅助驾驶系统中的车辆检测和无人机交通监控系统中的车辆检测；
　　另一类是基于静止摄像机的，用于路面交通监控系统。目前基于静止摄像机的车辆检测方法主要用于获取各种交通参数，通常需要进行车辆跟踪或比较复杂的车辆识别。（参考文献：杨阿丽，刘峡壁，魏雪，万玉钗：《用于交通治安卡口的全天候视频车辆检测方法》，《合肥工业大学学报（自然科学版）》，2012年3月底3期。）
　　（三）车牌自动识别技术
　　城市电子警察卡口监控系统在进出口车道上，均安装车牌自动识别单元，对于进出车辆，通过前端摄像机抓拍图片，车牌识别单元的处理，输出该车车牌号码，然后系统对该车号码从系统合法车辆数据库、非法车辆数据库等数据库一一检索，以确定该车信息，如果是合法车辆，则顺利通过，如果是非法车辆，卡口执法人员可直接发出停车指令，进行处理，如果为嫌疑车辆，则可对其进行盘查。
　　车牌自动识别的准确程度是卡口施工指标中最重要的一环，每天经过卡口的车流量非常巨大，如果单靠人员手动录入车牌，那是不可想象的。所以需要不断提高系统的识别率。
　　现在常用的识别算法有神经网络算法、图象对比算法等，他们各有优势，想得到一个好的效果，就需要将这两种算法有效的结合。
　　笔者采访了北京蓝卡软件技术有限公司智能识别研发中心技术总监张向明，他为我们分享了蓝卡车牌识别的创新技术：
　　1、高清立体抓拍技术：用2个或2个以上的摄像机从多角度进行抓拍，并对多个角度车牌截图进行“置信度分析”，选取“置信度”最高的车牌截图，也就能得到角度最正的车牌截图，也就提高了车牌识别的正确率，也就增强了系统的环境适应性。
　　2、车牌焦点曝光技术：自动锁定车牌位置，以车牌为拍照的焦点，类似现在的数码相机自动识别出人脸的位置，以人脸位置为焦点；自动对车牌位置测光，智能进行车牌位置的曝光和闪光的参数调整，做到强光抑制，弱光补光，过曝降曝。该技术可以解决夜晚情况，大灯情况，及雨雪干扰情况。
　　3、车牌畸变纠正技术：解决字体变形问题：受现场环境制约，车牌表面和摄像轴线无法做到垂直，导致车牌发生畸变（即一头大一头小），远离摄像机的位置字符变小，对识别造成一定的困难。嵌入式立体车牌识别摄像机畸变校准算法采用多色彩空间进行车牌底色检测，准确定位车牌区域，获取车牌倾斜角度及横向变形比例，最大倾斜角度达到25°，安全角度15°内的准确校准率达到99%以上。
　　4、神经网络算法与特征识别算法结合：采用带反馈的能量滤波算法进行纹理检测，使得车牌定位成功率从超过99%。多色彩空间的检测保证了多种车牌类型的准确认定，包括：蓝牌、黄牌、军车、警车、WJ车辆、个性化车牌、使领馆车牌、省港两地车牌等。字符特征识别算法保证了>98%的字符识别率（现场实测），而且不需要进行现场训练；辅助的BP神经网络识别算法则是做了很好的补充，同时保证了良好的汉字识别率；车牌轻度无损不影响识别结构。
　　（四）车辆信息二次提取
　　新疆交警总队从2014年11月16日起至2015年1月底，在全区开展为期近80天的高速公路“安全带-生命带”道路交通秩序专项整治行动，要求在高速公路上行驶车辆上的驾驶员和乘客都要系安全带，以全面提升高速公路上行驶车辆安全带使用率，提高广大司机和乘客旅途人身安全系数。
　　根据北京地区的相关法律、法规，驾驶人不系安全带将被罚款50元，如果在高速公路、城市快速路行驶不按规定系安全带，还将被扣罚2分。副驾驶以及车后排乘车人也应该按照规定系安全带，乘车人不系安全带将被罚20元。
　　这也对治安卡口系统提出了要求，要求车辆在经过卡口的时候，系统能够对车牌以外的其他信息进行获取和识别。
　　北京博思廷科技有限公司总经理王巍为我们介绍了博思廷的车辆信息二次提取服务器，该服务器可识别车型、车标、车身颜色、检测人脸、司乘衣服颜色等，亦可分析是否开车打手机，是否系安全带，是否违规放下遮阳板等。
　　凌云光的人脸卡口一体机，可以在高速视频流里面实时提取人脸信息，速度高达20ms，可处理1080P50fps。
　　（五）作为兼有电子警察功能的卡口监控系统当然也同时装有判断交通违章的视频分析软件。
　　二、总结
　　城市交通卡口系统是城市的出入动脉的控制手段，每天都会有大量车辆通过它进出城市。加强对卡口的管理可以有效协助公安机关侦破案件，加强平安城市的建设，意义十分重大。