CN103794048A - 高清视频检测卡口兼电子警察系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高清视频检测卡口兼电子警察系统，包括工控机和至少一台高清摄像机，工控机包括中央处理器和磁盘，中央处理器和磁盘电路连接，高清摄像机包括高清拍摄模块、处理器模块、CIF格式转换模块和存储器模块，高清拍摄模块、CIF格式转换模块和存储器模块分别电路连接处理器模块，处理器模块电路连接中央处理器。较佳的，高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于8帧/秒，处理器模块用于在存储器模块中存储5秒内的连续的高清图像，高清摄像机是高清IP摄像机，还包括红灯信号采集设备、管理客户端电脑和违章处罚系统。还提供了其使用方法。本发明设计巧妙，结构简洁，运算量小，成本低，且能提高图像的实时性和质量，适于大规模推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，特别涉及视频检测卡口兼电子警察系统技术领域，具体是指一种高清视频检测卡口兼电子警察系统及其使用方法。
背景技术
目前，以机动车图片抓拍、车牌号码识别、布控比对报警为目的的高清卡口系统、高清电子警察系统已呈普及态势，该类系统采用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、数据库等技术，对监控路段的机动车道、非机动车道进行全天候实时监控并记录相关图像数据。前端处理系统需要对道路中行驶的车辆进行自动检测与抓拍，并根据检测结果判别违法状态。
目前国内外高清视频检测卡口兼电子警察系统的主流技术路线有下面几种：
（1）高清智能摄像机+工控机（N:1，即多个高清智能摄像机对1台工控机）：利用计算能力很强的高清智能摄像机（一般为500万像素或更高）直接进行视频检测处理，仅需单个高清智能摄像机，完成所有的检测和抓拍任务。优点是结构简单，成本一般较低；缺点是对智能摄像机的要求很高，增加了智能摄像机的成本和技术难度，并由于算法过于复杂，影响到智能摄像机自身的稳定性以及性能。由于卡口监控系统需要前端存储，仍需配备前端工控机设备，总成本也无优势。
（2）高清摄像机+工控机（1∶1，即1对1）模式：利用普通的高清摄像机（一般为500万像素或更高）采集连续图像，并以M-JPEG向或H.264等格式的视频输出给工控机，由工控机对视频进行分析处理，从中找出包含车辆、非机动车或行人的画面，并以图片格式进行存储。其优点是对摄像机的要求比较低，使用模拟摄像机也可；其缺点是高清的M-JPEG向或H.264格式图像码流非常大，占用很高的带宽，并且对工控机的处理能力要求很高，市面上常见的工控机只能处理1个高清摄像机的数据。
（3）高清摄像机+标清摄像机+工控机（N:N:1，即多个“高清摄像机+标清摄像机”对1台工控机）模式：利用采集模拟图像的标清摄像机（一般为40万像录像，并以CIF格式的视频输出给工控机，由工控机对CIF格式（分辨率为352×288）的视频进行分析处理，从中找出包含车辆、非机动车或行人的画面，并立即向高清摄像机发出抓拍请求，抓拍高清图像，然后传送给工控机存储。该方式的优点是一个工控机可以处理多路视频，节省了工控机；缺点是整个处理过程耗时过多，延时过大，并且由于增加了标清摄像机，也带来了成本的上升。
因此，需要提供一种高清视频检测卡口兼电子警察系统，其运算量小，成本低，且能提高图像的实时性和质量。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种高清视频检测卡口兼电子警察系统及其使用方法，该高清视频检测卡口兼电子警察系统设计巧妙，结构简洁，运算量小，成本低，且能提高图像的实时性和质量，适于大规模推广应用。
为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种高清视频检测卡口兼电子警察系统，包括工控机，所述工控机包括中央处理器和磁盘，所述中央处理器和所述磁盘电路连接，其特点是，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括至少一台高清摄像机，所述高清摄像机包括高清拍摄模块、处理器模块、CIF格式转换模块和存储器模块，所述高清拍摄模块、所述CIF格式转换模块和所述存储器模块分别电路连接所述处理器模块，所述处理器模块电路连接所述中央处理器。
较佳的，所述高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于8帧/秒。
较佳的，所述处理器模块用于在所述存储器模块中存储5秒内的连续的高清图像。
较佳的，所述高清摄像机是高清IP摄像机。
较佳的，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括红灯信号采集设备，所述红灯信号采集设备和所述中央处理器电路连接。
较佳的，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括管理客户端电脑，所述管理客户端电脑和所述中央处理器电路连接。
较佳的，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括违章处罚系统，所述违章处罚系统和所述中央处理器电路连接。
在本发明的第二方面，提供了一种上述的高清视频检测卡口兼电子警察系统的使用方法，其特点是，包括以下步骤：
（1）所述高清拍摄模块不间断获取连续的高清图像，并给每一帧高清图像打上时间戳；
（2）所述CIF格式转换模块将连续的高清图像压缩成CIF格式视频，所述处理器模块将CIF格式视频输送给所述中央处理器，同时将连续的高清图像存储在所述存储器模块中；
（3）所述中央处理器采用动目标检测算法对CIF格式视频进行处理，从CIF格式视频中跟踪查找动目标，查找到动目标之后，根据动目标所在帧的时间戳，向所述处理器模发起高清帧请求；
（4）所述处理器模块根据高清帧请求中的时间戳从存储器模块中查找对应的高清图像并发送给所述中央处理器；
（5）所述中央处理器根据高清图像中动目标的所处位置和当前的交通信号灯状态，来判别动目标是否违法；
（6）如果动目标违法，则再向所述处理器模块请求t秒之后的高清图像，甚至多次重复上述请求，以还原完整的违法过程，形成符合国家标准的违法证据；
（7）所述中央处理器将上述步骤（5）和（6）取得的高清图像进行贴字、加密处理之后，作为普通卡口记录存储到磁盘中；
（8）如果动目标违法，则将所有违法图片进行拼图、贴字、加密处理，作为违法证据存储到磁盘中，回到步骤（1）。
较佳的，在所述步骤（1）中，连续的高清图像的帧率不低于8帧/秒。
较佳的，在所述步骤（6）中，t秒为不超过1秒。
本发明的有益效果具体在于：本发明的高清视频检测卡口兼电子警察系统包括工控机和至少一台高清摄像机，所述工控机包括中央处理器和磁盘，所述中央处理器和所述磁盘电路连接，所述高清摄像机包括高清拍摄模块、处理器模块、CIF格式转换模块和存储器模块，所述高清拍摄模块、所述CIF格式转换模块和所述存储器模块分别电路连接所述处理器模块，所述处理器模块电路连接所述中央处理器，从而通过CIF格式转换模块将拍摄的连续的高清图像压缩成CIF格式视频，工控机接收的是CIF格式（分辨率为352×288）视频，与高清（例如分辨率2448×2048）视频相比，省却了大量的数据接收和处理时间，计算量大为降低，与传送高清视频相比码流很小，带宽占用率很低；由于对处理能力和带宽的要求都降得很低，对工控机的要求大为降低，一个工控机可以处理多个高清摄像机的数据；由于不必在高清摄像机内部进行视频检测，对高清摄像机的要求也低，不必选用价格高昂、处理能力强劲的高清智能相机。由于上述两个原因，整体成本大为降低，设计巧妙，结构简洁，运算量小，成本低，且能提高图像的实时性和质量，适于大规模推广应用。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图。
图2是本发明的一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参见图1-图2所示，本发明的高清视频检测卡口兼电子警察系统包括工控机1和至少一台高清摄像机2，所述工控机1包括中央处理器11和磁盘12，所述中央处理器11和所述磁盘12电路连接，所述高清摄像机2包括高清拍摄模块（未示出）、处理器模块（未示出）、CIF格式转换模块（未示出）和存储器模块21，所述高清拍摄模块、所述CIF格式转换模块和所述存储器模块21分别电路连接所述处理器模块，所述处理器模块电路连接所述中央处理器11。
所述磁盘12可存储图像数据。所述中央处理器具11有嵌入式操作系统，可运行视频动目标跟踪与检测算法，能够通过串口或其他方式读取交通信号灯的状态。在本发明的具体实施例中，所述中央处理器11采用处理能力较高的CPU以及配以2G以上内存。
所述高清拍摄模块获取的高清图像的帧率可以根据需要确定，在本发明的具体实施例中，所述高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于8帧/秒。
所述处理器模块用于在所述存储器模块21存储连续的高清图像，在本发明的具体实施例中，所述处理器模块用于在所述存储器模块21存储5秒内的连续的高清图像。在本发明的具体实施例中，所述存储器模块21为128MB内存，存储时连续的高清图像压缩成JPEG格式后存储。
所述高清摄像机2可以是任何合适的高清摄像机，像素一般在500万以上，请参见图2所示，在本发明的具体实施例中，所述高清摄像机2是高清IP摄像机。
所述高清摄像机2的数目可以根据需要确定，请参见图2所示，在本发明的具体实施例中，所述高清摄像机2的数目为2。
为了获得红灯信号，请参见图2所示，在本发明的具体实施例中，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括红灯信号采集设备3，所述红灯信号采集设备3和所述中央处理器11电路连接。红灯信号采集设备3能够从交通信号机4中获取红灯信号，并转换为串口信号发送给工控机1。用于提供红灯信号供工控机1中的视频检测算法进行违章行为逻辑判断。
为了对整个系统进行配置和管理，请参见图2所示，在本发明的具体实施例中，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括管理客户端电脑5，所述管理客户端电脑5和所述中央处理器11电路连接。
为了处罚违章情况，请参见图2所示，在本发明的具体实施例中，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括违章处罚系统6，所述违章处罚系统6和所述中央处理器11电路连接。所述中央处理器11将违法数据上传至违章处罚系统6。高清摄像机2、管理客户端电脑5和违章处罚系统6具体通过局域网7与工控机1电路连接。
上述的高清视频检测卡口兼电子警察系统的使用方法，包括以下步骤：
（1）所述高清拍摄模块不间断获取连续的高清图像，并给每一帧高清图像打上时间戳；
（2）所述CIF格式转换模块将连续的高清图像压缩成CIF格式视频，所述处理器模块将CIF格式视频（例如通过网口或光口）输送给所述中央处理器11，同时将连续的高清图像（例如5秒内的，5秒外的删除）存储在所述存储器模块21中，在所述存储器模块21中形成5秒钟图像队列；
（3）所述中央处理器11采用动目标检测算法对CIF格式视频进行处理，从CIF格式视频中跟踪查找动目标（根据不同需求，动目标可能是机动车、非机动车或者行人），查找到动目标之后，根据动目标所在帧的时间戳，向所述处理器模发起高清帧请求；
（4）所述处理器模块（例如通过串口、I/O或网口接收）根据高清帧请求中的时间戳从存储器模块21中查找对应的高清图像并（例如通过网口或光口）发送给所述中央处理器11；
（5）所述中央处理器11根据高清图像中动目标的所处位置和当前的交通信号灯状态，来判别动目标是否违法；
（6）如果动目标违法，则再向所述处理器模块请求t秒之后的高清图像，甚至多次重复上述请求，以还原完整的违法过程（如闯红灯违法），形成符合国家标准的违法证据；
（7）所述中央处理器11将上述步骤（5）和（6）取得的高清图像进行贴字、加密处理之后，作为普通卡口记录存储到磁盘12中；
（8）如果动目标违法，则将所有违法图片进行拼图、贴字、加密处理，作为违法证据存储到磁盘12中，回到步骤（1）。
连续的高清图像的帧率可以根据需要确定，在本发明的具体实施例中，在所述步骤（1）中，连续的高清图像的帧率不低于8帧/秒。
t的具体数值需要根据国家标准规定来确定，在本发明的具体实施例中，在所述步骤（6）中，t秒为不超过1秒。
使用上述方案的高清视频检测卡口兼电子警察系统，具有下列特点：
1）运算量小
由于工控机1接收的是CIF格式（分辨率为352×288）视频，与高清（例如分辨率2448×2048）视频相比，省却了大量的数据接收和处理时间，计算量大为降低。
2）带宽占用率低
由于高清摄像机2和工控机1之间传送的是CIF格式（分辨率为352×288）视频，与传送高清视频相比码流很小，带宽占用率很低。
3）成本低
由于对处理能力和带宽的要求都降得很低，对工控机1的要求大为降低，一个工控机1可以处理多个高清摄像机2的数据；由于不必在高清摄像机2内部进行视频检测，对高清摄像机2的要求也低，不必选用价格高昂、处理能力强劲的高清智能相机。由于上述两个原因，整体成本大为降低。
综上，本发明的高清视频检测卡口兼电子警察系统设计巧妙，结构简洁，运算量小，成本低，且能提高图像的实时性和质量，适于大规模推广应用。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (10)
1.一种高清视频检测卡口兼电子警察系统，包括工控机，所述工控机包括中央处理器和磁盘，所述中央处理器和所述磁盘电路连接，其特征在于，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括至少一台高清摄像机，所述高清摄像机包括高清拍摄模块、处理器模块、CIF格式转换模块和存储器模块，所述高清拍摄模块、所述CIF格式转换模块和所述存储器模块分别电路连接所述处理器模块，所述处理器模块电路连接所述中央处理器。
2.根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统，其特征在于，所述高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于8帧/秒。
3.根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统，其特征在于，所述处理器模块用于在所述存储器模块中存储5秒内的连续的高清图像。
4.根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统，其特征在于，所述高清摄像机是高清IP摄像机。
5.根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统，其特征在于，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括红灯信号采集设备，所述红灯信号采集设备和所述中央处理器电路连接。
6.根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统，其特征在于，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括管理客户端电脑，所述管理客户端电脑和所述中央处理器电路连接。
7.根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统，其特征在于，所述高清视频检测卡口兼电子警察系统还包括违章处罚系统，所述违章处罚系统和所述中央处理器电路连接。
8.一种根据权利要求1所述的高清视频检测卡口兼电子警察系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）所述高清拍摄模块不间断获取连续的高清图像，并给每一帧高清图像打上时间戳；
（2）所述CIF格式转换模块将连续的高清图像压缩成CIF格式视频，所述处理器模块将CIF格式视频输送给所述中央处理器，同时将连续的高清图像存储在所述存储器模块中；
（3）所述中央处理器采用动目标检测算法对CIF格式视频进行处理，从CIF格式视频中跟踪查找动目标，查找到动目标之后，根据动目标所在帧的时间戳，向所述处理器模发起高清帧请求；
（4）所述处理器模块根据高清帧请求中的时间戳从存储器模块中查找对应的高清图像并发送给所述中央处理器；
（5）所述中央处理器根据高清图像中动目标的所处位置和当前的交通信号灯状态，来判别动目标是否违法；
（6）如果动目标违法，则再向所述处理器模块请求t秒之后的高清图像，甚至多次重复上述请求，以还原完整的违法过程，形成符合国家标准的违法证据；
（7）所述中央处理器将上述步骤（5）和（6）取得的高清图像进行贴字、加密处理之后，作为普通卡口记录存储到磁盘中；
（8）如果动目标违法，则将所有违法图片进行拼图、贴字、加密处理，作为违法证据存储到磁盘中，回到步骤（1）。
9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，连续的高清图像的帧率不低于8帧/秒。
10.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤（6）中，t秒为不超过1秒。
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