浅析电子警察系统现状与发展方向

浅析电子警察系统现状与发展方向李鹏自动化32班1043031161背景改革开放以来，我国社会经济持续快速发展，人民群众收入稳步增加，机动车数量逐年持续高速增长，道路交通流量也随之急剧增大。快速增长的机动车保有量与道路供给量之间的矛盾，造成道路交通拥堵和交通事故的高发生率,已经成为我国道路交通一个非常突出的问题。为了有效地监控城市道路交通状况，进一步预防、减少交通违法行为和交通事故的发生，许多城市先后建设由交通信号控制、交通诱导、道路视频监控和交通违法行为电子警察等子系统所组成的城市道路交通指挥调度系统。电子警察违法系统作为城市道路交通指挥调度系统的一个重要的组成部分。其在遏制交通违法行为、提高交警执法力度及交通疏导和流量统计等方面都发挥重要的作用。各种道路交通违法行为，已经成为严重影响道路使用效率，难以彻底根除的顽疾。为了有效地监控城市道路交通状况，进一步预防、减少交通违法行为，电子警察将发挥及其重要的作用。交通工具的迅猛发展以及私家车的日益普及在为我们的出行带来了方便快捷的同时，也给交通部门增加了新的考验和压力。传统的交通管理体系在新形势下显得力不从心。而多种电子科技产品的应运而生使这一情况得以改变。电子警察系统便是运用最新科技成果为制止交通违章强化交通管理而打造的先进武器，它的出现为整治违章闯加强交通建设建立了不可磨灭的功勋。电子警察是一种利用自动化检测与测量技术捕获交通违法或交通事故，利用网络将采集的信息传回公安部门进行分析处理，并以此为证据对肇事者进行处罚，以减少事故发生、辅助交警工作的方法。它作为视频监控与智能交通体系的完美结合，通过迅速的监控、抓拍、来获取违章证据，为处理交通违章执法提供行之有效的监测方法。因为它的准确、公正的执法作用已成为道路交通管理队伍中必不可少的重要一员。目前比较典型的电子警察系统由于受到技术因素和经济因素制约，应用尚未普及，常见的电子警察系统有以下两种：闯红灯交通违章自动记录系统；车辆防盗治安卡口系统。1、闯红灯交通违章自动记录系统。本系统用于对城市路口闯红灯车辆的自动识别和违章车辆的自动抓拍。常见的实现方式有：视频电子警察、数码电子警察、数码视频组合电子警察。由于数码视频组合电子警察既克服了单纯视频电子警察或单纯数码电子警察的不足，又集中了两种系统的优点，所以已经逐渐取代前两种系统成为最常实现的电子警察系统。该系统一般由前台和后台两部分组成。前台采用航天科技中的运动目标检测技术、目标识别技术和目标跟踪技术，包括电子眼、传感器、测速仪等，用于捕捉闯红灯违章车辆。电子眼一般是指摄像头，可在被触发的情况下进行自动拍摄。传感器安装于路口地面下的压力传感器，用于对车辆驶过时触发电子眼进行拍摄。测速仪常安装在高速公路和城市高架路两旁，对来往车辆的速度进行测量。后台包括后台应用软件一套，用于管理前台已捕获的违章车辆数据。闯红灯电子警察系统发展历程自1996年，第一套闯红灯电子警察系统诞生以来，随着信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术，模式识别技术等不断发展，闯红灯电子警察系统在稳定性、实用性等方面获得飞速的发展。从摄像机角度来看，闯红灯电子警察系统可以分成以下四个阶段。光学照相机阶段第一套闯红灯电子警察系统是使用光学照相机设计的。系统在停车线附近铺设地感线圈。在红灯相位情况下，如果有车辆经过地感线圈，地感线圈触发照相机抓拍，照相机联动闪光灯拍照。系统将违法时间及违法地点等信息叠加在胶卷上面。胶片在记录后期处理上有大量的工作要做，而且既不容易系统化及信息化，所以目前这种系统很少见。数码相机阶段这一阶段的闯红灯电子警察系统是光学照相机阶段的改良版，它将光学照相机换成了数码相机。相对第一阶段，闯红灯电子警察系统有了一些改进，但存在以下几个方面的不足：1.数码相机设计、制造都是面向民用消费的，很难胜任闯红灯电子警察系统所处的严酷环境。2.数码相机更新换代非常快，这对设备的维护工作带来了很大的不便。3.很难满足公安部颁布的行业标准《闯红灯自动记录系统通用技术条件》中技术的要求，技术稳定性差。由于上述因素，过去上的采用数码相机的闯红灯监测系统目前均处于很尴尬的境地，由此一些地方的设备已弃之无用。模拟摄像机随着视频处理芯片技术的发展，模拟摄像机有了突飞猛进的发展，首先在安放监控领域得到了广阔的运用。闯红灯电子警察系统借鉴模拟摄像机在安放监控领域的成功运用，将其与工业控制计算机完美结合，使其取证过程更加严密、高效。在闯红灯电子警察系统中，由于户外环境复杂，对摄像机成像质量高，所以系统对摄像机地选择也有特殊地要求。模拟摄像机多选用具有清晰度高(≥520TVL)、照度低(≤0．1LUS)、信噪比高、动态抗逆光与强光抑制、背景光自动补偿、白平衡自动调整等功能的工业级摄像机，并配置专业的光学镜头。模拟摄像机根据抓拍内容的不同可分为全景摄像机和特写摄像机。全景摄像机记录违法车辆车型、闯红灯过程及周边环境因素(如路停车线位置、信号灯颜色等)；特写摄像机则抓拍同一车辆的牌照图像，清晰反映车辆号牌信息。全景与特写图像的组合成一组闯红灯违法图片，将违章时间，违章地点，违章行为，号牌号码、号牌颜色等信息叠加在图片上，保证违法取证的准确性、有效性及科学性。与以数码相机作为取像设备的电子警察系统相比，采用模拟摄像机具有明显的优势。高清摄像机自2008年起，国内诸多行业刮起了“高清风暴”。智能交通行业也不例外，闯红灯电子警察系统也被“高清风暴”带上了新的发展阶段。高清摄像机给用户带来了全新的体验――拍摄场景更大，画面更细腻，细节更丰富！正如硬币的两面，高清摄像机给用户带来新的视觉冲击的同时，也带来了新的问题。夜间图像效果成了用户最为关注的话题，因为随着摄像机分辨率的增大，图像传感器的灵敏度也在直线下降。在夜间，如果用户需要获得理想的拍摄效果，不得不使用强光源补光，一般使用气体闪光灯。这些光源不但会干扰驾驶员的视觉，使驾驶员产生眩晕，造成安全隐患；还会造成环境光污染，影响到周边居民的休息。所以，如何能提升高清摄像机的夜间影像处理能力成为业界公认的难题。现在，FIAMMT3高清摄像机的隆重推出，成功的解决了这个难题。FIAMMT3高清抓拍摄像机选用了专业级图像传感器，成像面积大，感光灵敏度高，同时辅之以FIAMM自主的图像增强技术，使该款摄像机的夜间照度可达0.01Lux，甚至超越了传统的模拟摄像机。在智能交通系统的前端应用中，仅需使用低功耗的LED灯给该摄像机补光，即可获得清晰的车牌、车身及司乘人员面部信息，而这种光源的亮度相对于气体闪光灯来说下降了数十倍！针对智能交通特定的业务需要，FIAMMT3高清抓拍摄像机还附加了一些专用的图像处理算法，比如，2D降噪技术使捕获的运动车辆轮廓更清晰，边缘无拖尾；车牌敏感技术使车牌更突出，可有效提高机器识别率。另外，FIAMMT3高清抓拍摄像机首次将宽动态技术引入智能交通行业，该摄像机的宽动态范围达到了100dB以上，可有效解决亮暗对比强烈场景下图像效果不佳的问题。在城市内，由于建筑物、树木对阳光的遮挡，道路上可能会出现阴面和阳面，FIAMM宽动态技术可使该场景内的所有车辆清晰地呈现在用户面前。电子警察系统的发展方向随着国家对智能交通重视程度不断提高，电子警察系统在个大城市广泛运用。广大市场前景，加剧了市场了竞争，也促进了电子警察软硬件产品飞跃似的发展。根据我对当前市场的了解，我认为未来电子警察将朝以下几个方面发展。多样化目前，“电子警察”的概念已远远超出闯红灯电子警察系统的范畴，随着交通管理部门执法需求的明确和细化，国内的许多电子警察制造商正加大产品研发的人力、财力及资源投入，分析各类道路交通违法行为(如超速、违法变道、违法占道、违法逆行、违法左转、违法调头等)的判断逻辑和抓拍原理，进行有针对性的算法设计与开发，提供功能差异的电子警察产品类型。电子警察产品类型的多样化，将会满足交通管理部门对道路交通各类违法行为的管理需求，进一步实现向科技要警力，提高交通执法能力。FIAMM自公司成立以来，一直专注于视频检测的交通违法行为研究，经过多年的积累，开发出一款行之行之有效的视频车辆跟踪算法。视频分析通过用户设置的车道参数，视频跟踪车辆运行轨迹，对每种违章行为定义不同的规则，符合规则的行为被判断为违章行为，视频跟踪是针对每个车辆对象进行的，每个车辆被绑定到一个车道线圈，这样车辆与线圈就是一种多对一的关系。这样做有利于即使当前分析的目标已经远离线圈，而线圈又被另外一个车辆覆盖，也不会影响违章分析。视频分析参数设置（No.1）违章行为及其抓拍方案违章行为描述（示意图）抓拍方案卡口车车车车车车车车车车车车车车车仅在绿灯状态下检测，抓拍一张，抓拍位置可配置：第一张：入线圈抓拍/出线圈抓拍闯红灯车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线闯红灯后直行左转右转仅在红灯信号状态下检测，抓拍三张照片：第一张：车辆入线圈第二张：车辆出线圈第三张，以下情况之一：驶出停止线、左转线、右转线、消失违规行驶车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线车道停止线非法直行非法左转非法右转仅在绿灯状态下检测，抓拍两张：第一张：越过停止线第二张：越过直行/左转/右转线逆行车车车车车车车车车车车车车车车仅在绿灯状态下检测，抓拍一张照片：第一张：轨迹从上而下穿过线圈压线车车车车车车车车红绿灯状态下都检测，抓拍一张，抓拍位置可配置：第一张：入线圈抓拍/出线圈抓拍集成化当前，国内交通越来越堵，市民对交通的抱怨也越来越多，交通管理部门需要对交通道路进行有效的监管。为了获得多种交通违法行为及交通参数，需要安装不同的电子警察产品，这样不仅增加了运营成本，而且由于不同制造商开发的产品互通困难，给交通管理部门使用及管理带来诸多不便。企业为了提高电子警察产品竞争力，必然会加大研发投入，开发集成化程度越来越高的产品。随着工业控制计算机处理能力的不断提升，在不久的将来，电子警察系统将同时分析各类道路交通违法行为及交通参数（交通流量、车辆平均速度、车道占有率等），减少设备数量，提高设备率用价值，减轻用户的维护负担，更好地服务交通管理部门。就像现在的手机不仅可以打电话，发短信，还可以听歌曲，看电子书，上网聊天等等。系统化电子警察产品仅局限在前端交通违法行为的电子警察功能，没有针对交通执法业务流程进行系统设计与实现。目前，虽然有部分电子警察系统已具备违法行为抓拍、违法数据传输、系统数据管理和交通违法处罚等一系列功能，但这些功能都很有限，且存在与交通违法管理流程不符合的地方，给交通管理工作带来诸多的不便。为了满足交通管理部门管理方便、及管理持续性的需要，他们一般会聘请专业的系统平台提供商为其量身定制符合交通执法业务流程的系统。系统平台为电子警察系统提供统一的外部接口，方便电子警察制造商违法记录接入。电子警察系统应该建成以高可靠的路口前端取证设备为基础、以庞大的后端信息处理和管理系统为核心的一体化综合型大系统。智能交通中央管控平台ITS-CMS（以下简称“管控平台”），是综合的交通指挥调度平台，是多系统综合管理控制平台，是交通数据应用与管理中心，是交通应用的分析决策平台，是交通数据的对外服务中心。管控平台架构图如下如上图所示，管控平台主要有以下几部分组成：管控平台的核心应用层：包括基本功能、业务功能和综合应用功能。管控平台通信控制层：指的是SINONET通信适配组件，实现与各子系统的数据的通信、GIS的通信以及与其它外围系统的通信功能。平台子系统接入层：包括交通管理系统各个业务子系统，如交通信号控制系统、闯红灯电子警察系统、治安卡口系统、交通信息采集系统、道路监控系统、GPS系统、VMS系统等。平台支撑层：包括支撑系统运行的GIS系统和数据库。人性化电子警察的建设是为了服务交通，服务市民出行。但是一些城市建设电子警察系统之后，交通管理部门却不断遭到市民投诉，在这些投诉中有关光污染投诉最多，而且最为强烈。T3摄像机的推出，