CN103794062A - 超速违法抓拍兼卡口系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超速违法抓拍兼卡口系统，包括前端存储设备、高清智能摄像机和单车道雷达测速仪，高清智能摄像机包括高清拍摄模块、高清抓拍模块和处理器模块，单车道雷达测速仪、高清拍摄模块和高清抓拍模块分别电路连接处理器模块，处理器模块电路连接前端存储设备。较佳的，高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于15帧/秒，前端存储设备是工控机或管理中心系统，还包括补光系统，电路连接处理器模块，还包括违章处罚系统，和前端存储设备电路连接。还提供了一种上述的超速违法抓拍兼卡口系统的使用方法。本发明的超速违法抓拍兼卡口系统设计巧妙，结构简洁，安装简便，维护工作量小，且抓拍精确，实时性高，适于大规模推广应用。

Description

超速违法抓拍兼卡口系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，特别涉及电子警察兼卡口系统技术领域，具体是指一种超速违法抓拍兼卡口系统及其使用方法。

背景技术

视频图像检测与处理技术在智能交通口(ITS)领域中的应用研究已引起了国内外学者广泛关注，已形成许多研究热点（如邓兆康．公共交通的智能交通系统及其应用．上海建设科技，2009(1)：47-48；鲁一杰，赵攀，彭强等．基于DSP的视频车辆实时检测系统的实现．计算机应用研究，2009，26(2)：757-765．）。

目前，大量应用于高速公路和城市快速路的超速违法抓拍兼卡口系统一般是基于地感线圈实现的，一方面，通过线圈感应的方式感知经过的车辆，触发摄像机进行抓拍，形成车辆图片信息并上传至中心系统；另一方面，系统还需要借助于多个线圈的感应时序来对经过的车辆进行测速，从而判断车辆是否超速和超速等级（例如超速10%以内、50%以上等等）。

但是使用地感线圈的方式有一定的局限性：

1、线圈由于埋设在硬化路面上，其施工难度很大，需要对路面进行切割和重填。

2、埋入道路浅层的线圈必须承受来往各种车辆的巨大压力，以及路面变形带来的破坏，十分容易损坏，需要大量的后期维护工作。

3、在我国北方大部分地区，由于冬季结冰，既无法在冬季进行线圈埋设施工，也难以在冬季对线圈进行维护或更换，严重限制了系统的使用。

因此，需要提供一种超速违法抓拍兼卡口系统，其安装简便，维护工作量小，且抓拍精确，实时性高。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种超速违法抓拍兼卡口系统及其使用方法，该超速违法抓拍兼卡口系统设计巧妙，结构简洁，安装简便，维护工作量小，且抓拍精确，实时性高，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，提供了一种超速违法抓拍兼卡口系统，其特点是，包括前端存储设备、高清智能摄像机和单车道雷达测速仪，所述高清智能摄像机包括高清拍摄模块、高清抓拍模块和处理器模块，所述单车道雷达测速仪、所述高清拍摄模块和所述高清抓拍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前端存储设备。

较佳的，所述高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于15帧/秒。

较佳的，所述前端存储设备是工控机或管理中心系统。

较佳的，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括补光系统，所述补光系统电路连接所述处理器模块。

更佳的，所述补光系统是频闪灯或LED灯。

较佳的，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括违章处罚系统，所述违章处罚系统和所述前端存储设备电路连接。

在本发明的第二方面，提供了一种上述的超速违法抓拍兼卡口系统的使用方法，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；

（2）所述处理器模块采用视频车辆检测算法从连续的高清图像中检测车辆，如检测到车辆出现，则立即通过所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍，并通过计算获取车辆相关信息；同时向所述单车道雷达测速仪发送指令，请求获取当前车辆的速度值；

（3）所述单车道雷达测速仪不间断地对所在车道的车辆速度进行测定，并在收到上述指令后，将当前测得的车辆行驶速度值发送给所述处理器模块；

（4）所述处理器模块获取到车辆行驶速度值之后，首先判断车辆行驶速度值是否超过了限定速度；

（5）如车辆行驶速度值未超过限定速度，则所述处理器模块将获取到的高清图片以及车辆相关信息作为普通卡口车辆信息打包发送给所述前端存储设备；

（6）如车辆行驶速度值已超过限定速度，则所述处理器模块进行超速等级判别，在车辆相关信息中填写违法类型、等级的标记，并将获取到的高清图片以及车辆相关信息作为超速违法车辆信息打包发送给所述前端存储设备；

（7）进行步骤（1）。

较佳的，在所述步骤（1）中，连续的高清图像的帧率不低于15帧/秒。

较佳的，在所述步骤（2）中，车辆相关信息包括车辆的中心坐标、尺寸、车身颜色、车型信息。

较佳的，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括补光系统，所述补光系统电路连接所述处理器模块，在所述步骤（2）中，通过所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍时，如场景中的光线不满足要求，所述处理器模块向所述补光系统发送补光指令，驱动所述灯补光系统发光，从而获取更为清晰、明亮的图片。

本发明的有益效果具体在于：本发明的超速违法抓拍兼卡口系统包括前端存储设备、高清智能摄像机和单车道雷达测速仪，所述高清智能摄像机包括高清拍摄模块、高清抓拍模块和处理器模块，所述单车道雷达测速仪、所述高清拍摄模块和所述高清抓拍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前端存储设备，从而通过高清拍摄模块获取连续的高清图像，通过所述处理器模块采用视频车辆检测算法从连续的高清图像中检测车辆，并触发所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍，从而获取车辆的相关信息，通过单车道雷达测速仪获取车辆的速度，经所述处理器模块判断车辆是否超速违法以及超速的等级，高清图片和车辆相关信息打包作为卡口数据或者违法证据，设计巧妙，结构简洁，安装简便，维护工作量小，且抓拍精确，实时性高，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安装使用示意图。

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和图2所示，本发明的超速违法抓拍兼卡口系统包括前端存储设备1、高清智能摄像机2和单车道雷达测速仪3，所述高清智能摄像机2包括高清拍摄模块（未示出）、高清抓拍模块（未示出）和处理器模块（未示出），所述单车道雷达测速仪3、所述高清拍摄模块和所述高清抓拍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前端存储设备1。

单车道雷达测速仪3之所以称之为单车道雷达测速仪，是从其运用的角度而言，因其波瓣角比较窄，雷达有效测量范围，只限定在一个车道，有效的避免了相邻车道的车辆速度干扰，所以被称之为单车道雷达，又被称之为窄波雷达，是因为其自身雷达发射波瓣角非常窄，故称之为窄波束雷达测速仪，而其又被称之为平板雷达，是用户从外观上给出的直观的名称，普通雷达的发射天线是喇叭型，而窄波束雷达测速仪的发射天线是平板型的，所以直观而简捷的称之为平板雷达。窄波束雷达的比起普通的宽波雷达，其优越性在于其能有效的避免相邻车道车辆的速度干扰，确保执法取证的正确性、严肃性、唯一性。

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，较佳的，所述高清拍摄模块获取的高清图像的帧率不低于15帧/秒。

所述前端存储设备1可以是任何合适的存储设备，较佳的，所述前端存储设备1是工控机或管理中心系统。

为了获取更为清晰、明亮的图片，请参见图12所示，在本发明的具体实施例中，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括补光系统4，所述补光系统4电路连接所述处理器模块。

所述补光系统4可以采用任何合适的装置，较佳的，所述补光系统4是频闪灯或LED灯。

由高清智能摄像机2提供的闪光信号应当可以驱动外部闪光灯或者自带的LED灯。应当可以根据高清摄像机指令或者偏振镜状态选择频闪灯亮度。闪光灯的接口应当可以适应电流环方式驱动或者电压方式驱动。

为了处罚违章情况，较佳的，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括违章处罚系统，所述违章处罚系统和所述前端存储设备1电路连接。

上述的超速违法抓拍兼卡口系统的使用方法，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；

（2）所述处理器模块采用视频车辆检测算法从连续的高清图像中检测车辆，如检测到车辆出现，则立即通过所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍，并通过计算获取车辆相关信息；同时向所述单车道雷达测速仪3发送指令，请求获取当前车辆的速度值；

高清智能摄像机2中运行的视频车辆检测算法有多种实现方式，一种是动目标跟踪的方式，另外一种是对视频流逐帧进行车辆号牌定位的方式。以动目标跟踪方式实现的视频车辆检测算法为例，基本的实现算法有帧差法(侯文秀．基于背景差和帧差相结合的目标追踪．微计算机信息，2009，25(6)：242-243)、背景减法和基于光流的方法(梁志勇，陈云华，唐平．最少帧差法在智能跟踪系统中的应用．微机发展，2004，14(8)：108-110)等等。

（3）所述单车道雷达测速仪3不间断地对所在车道的车辆速度进行测定，并在收到上述指令后，将当前测得的车辆行驶速度值发送给所述处理器模块；

（4）所述处理器模块获取到车辆行驶速度值之后，首先判断车辆行驶速度值是否超过了限定速度；

（5）如车辆行驶速度值未超过限定速度，则所述处理器模块将获取到的高清图片以及车辆相关信息作为普通卡口车辆信息打包发送给所述前端存储设备1；

（6）如车辆行驶速度值已超过限定速度，则所述处理器模块进行超速等级判别，在车辆相关信息中填写违法类型、等级的标记，并将获取到的高清图片以及车辆相关信息作为超速违法车辆信息打包发送给所述前端存储设备1；

（7）进行步骤（1）。

连续的高清图像的帧率可以根据需要确定，在所述步骤（1）中，连续的高清图像的帧率不低于15帧/秒。

车辆相关信息可以包括任何合适的信息，较佳的，在所述步骤（2）中，车辆相关信息包括车辆的中心坐标、尺寸、车身颜色、车型信息。

为了获取更为清晰、明亮的图片，较佳的，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括补光系统4，所述补光系统4电路连接所述处理器模块，在所述步骤（2）中，通过所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍时，如场景中的光线不满足要求，所述处理器模块向所述补光系统4发送补光指令，驱动所述灯补光系统4发光，从而获取更为清晰、明亮的图片。

使用上述方案的基于视频检测和单车道雷达的超速违法抓拍兼卡口系统，具有下列特点：

1）抓拍位置较为精确。由于视频检测算法在智能摄像机内部实现，逐帧处理，实时性较高，可以较快地发现车辆并完成抓拍。相比使用雷达直接定位车辆的方式，其实时性要高；

2）无需切割地感线圈，简化了施工工作，减少了维护工作，并且可以不受季节和气温限制进行施工和后期维护；

3）符合中国国家规定的交通违法取证标准，取证结果具有法律效力。

基于本发明的本发明的超速违法抓拍兼卡口系统的一具体实施例的安装使用示意图请参见图2所示，图2中，以远处车道为例，L1与L2是两个虚拟线圈，属于高清智能摄像机2内部的处理器模块进行视频检测的逻辑线圈。

该系统的主要功能包括机动车视频检测、机动车抓拍、机动车速度判断与超速判别、机动车违法行为取证、机动车卡口图片存储、机动车超速违法图片存储等，并能将超速违法数据上传至违章处罚系统。系统主要的硬件设备包括：

1）1台前端存储设备1：建议采用一台工控机，应具有处理能力较高的CPU以及1G以上内存，用于存储来自高清智能摄像机2的卡口图片、超速违法图片，并可对图片进行合成、贴字等后期处理。该工控机还具备双网卡，其中一个网卡与前端局域网相连，另一个网卡与违法处罚系统（或管理中心系统）的网络相连，可将所存储的卡口图片和违法图片上传到违法处罚系统（或管理中心系统）。

2）高清智能摄像机2可使用上海锐势机器视觉科技有限公司生产的EagleEye3系列相机，可每车道1台（使用RMVA310SC型号），也可多车道共用1台（使用RMVA380SC型号），视相机的横向分辨率而定。高清智能摄像机2具有1-2个DSP内核，其中一个内核运行视频车辆检测和抓拍软件，摄像机至少需要具有256MB内存。高清智能摄像机2与前端存储设备1通过前端局域网相连接。高清智能摄像机2要求具有如下特性：

●工业级CCD

●内嵌高速DSP系统

●自动白平衡

●抓拍和连续两种CCD工作模式

●抓拍高速运动物体不模糊

●工作温度-10～+70℃

●需要在摄像机内实现视频车辆检测算法以及抓拍、曝光算法。

3）单车道雷达测速仪3可使用俄罗斯奥利维亚（OLVIA）公司的RAPIER/细剑型号窄波束雷达，每车道1台，满足以下所述的各项性能指标。

●空间探测区域

-水平界面，不大于5°

-垂直界面，不大于7°

●测量速度范围

-测速仪能监测车速在10～250km/h的车辆。

●准确度

-测速仪测速准确度为1km/h。

●测速仪能适用于以下环境条件：

-环境空气温度在零下40℃~零上60℃范围内；

-25℃下相对湿度98％；

-震动200Hz,小于2g

-10ms内撞击，小于5g

●高频辐射

-发射工作频率为24.105~24.195GHz

-发射功率应不大于25mW

●电源要求

-供电电压（直电），9～30V

-测速仪耗用电流应不大于250mA

●可靠性

-平均寿命6年

-故障平均间隔时间不低于20000h

4）补光系统4：频闪灯用于对场景进行补光。

5）网线、交换机等构建前端局域网的设备和材料。

6）抱杆机箱，用于存放前端存储设备1，以及交换机等附属设备。

整个系统的工作流程是：

（1）高清智能摄像机2的高清拍摄模块不间断获取连续的高清图像，所述处理器模块采用视频车辆检测算法从连续的高清图像中检测车辆，在检测到车辆进入L1的时候，高清智能摄像机2的高清抓拍模块抓拍第1张图片P1，并立即通过串口向单车道雷达测速仪3发送指令，请求测速。

（2）单车道雷达测速仪3测速之后，将速度值V1通过串口发送给高清智能摄像机2的处理器模块。

（3）当检测到车辆出L2的时候，高清智能摄像机2的高清抓拍模块抓拍第2张图片P2，并再次向单车道雷达测速仪3发送指令，请求测速。

（4）单车道雷达测速仪3测速之后，将速度值V2通过串口发送给高清智能摄像机2的处理器模块。

（5）高清智能摄像机2的处理器模块计算前面两次测速的平均速度V’=(V1+V2)/2，并从配置参数中获取当前车道的限速值（以限高速为例）Vm，如果V’>Vm，则进行超速级别判定（如超速10%、50%等级别）。

（6）如果确认车辆速度低于（或等于）最低处罚速度值（如超速10%），则该车辆为合法通过，只需要将P1发送到前端存储设备1；而如果车速度值高于最低处罚速度值，则该车辆发生超速违法，除了将P1发送到前端存储设备1，还要将P1与P2进行合成、贴字，并作为超速违法证据发送到前端存储设备1。

（7）高清智能摄像机2进行高清图片抓拍的同时，如场景中的光线不满足特定要求，会向频闪灯发送补光指令，驱动频闪灯发光，以便获取更为清晰、明亮的图片。

（8）重复进入步骤（1）。

因此，本发明提出一种无需铺设线圈的超速违法抓拍兼卡口系统，其基本原理基于视频检测和雷达测速两大技术，首先，通过视频检测的方式对经过车辆进行检测和定位，并触发摄像机进行抓拍，从而获取车辆的图片信息，作为卡口数据或者违法证据；接着，使用测速雷达对车辆的速度进行测定，并根据测得值来判断车辆是否超速违法、以及超速的等级。

综上，本发明的超速违法抓拍兼卡口系统设计巧妙，结构简洁，安装简便，维护工作量小，且抓拍精确，实时性高，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)

1.一种超速违法抓拍兼卡口系统，其特征在于，包括前端存储设备、高清智能摄像机和单车道雷达测速仪，所述高清智能摄像机包括高清拍摄模块、高清抓拍模块和处理器模块，所述单车道雷达测速仪、所述高清拍摄模块和所述高清抓拍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前端存储设备。

2.根据权利要求1所述的超速违法抓拍兼卡口系统，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15帧/秒。

3.根据权利要求1所述的超速违法抓拍兼卡口系统，其特征在于，所述前端存储设备是工控机或管理中心系统。

4.根据权利要求1所述的超速违法抓拍兼卡口系统，其特征在于，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括补光系统，所述补光系统电路连接所述处理器模块。

5.根据权利要求4所述的超速违法抓拍兼卡口系统，其特征在于，所述补光系统是频闪灯或LED灯。

6.根据权利要求1所述的超速违法抓拍兼卡口系统，其特征在于，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括违章处罚系统，所述违章处罚系统和所述前端存储设备电路连接。

7.一种根据权利要求1所述的超速违法抓拍兼卡口系统的使用方法，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；

（2）所述处理器模块采用视频车辆检测算法从连续的高清图像中检测车辆，如检测到车辆出现，则立即通过所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍，并通过计算获取车辆相关信息；同时向所述单车道雷达测速仪发送指令，请求获取当前车辆的速度值；

（3）所述单车道雷达测速仪不间断地对所在车道的车辆速度进行测定，并在收到上述指令后，将当前测得的车辆行驶速度值发送给所述处理器模块；

（4）所述处理器模块获取到车辆行驶速度值之后，首先判断车辆行驶速度值是否超过了限定速度；

（5）如车辆行驶速度值未超过限定速度，则所述处理器模块将获取到的高清图片以及车辆相关信息作为普通卡口车辆信息打包发送给所述前端存储设备；

（6）如车辆行驶速度值已超过限定速度，则所述处理器模块进行超速等级判别，在车辆相关信息中填写违法类型、等级的标记，并将获取到的高清图片以及车辆相关信息作为超速违法车辆信息打包发送给所述前端存储设备；

（7）进行步骤（1）。

8.根据权利要求7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15帧/秒。

9.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，车辆相关信息包括车辆的中心坐标、尺寸、车身颜色、车型信息。

10.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述超速违法抓拍兼卡口系统还包括补光系统，所述补光系统电路连接所述处理器模块，在所述步骤（2）中，通过所述高清抓拍模块进行高清图片抓拍时，如场景中的光线不满足要求，所述处理器模块向所述补光系统发送补光指令，驱动所述灯补光系统发光，从而获取更为清晰、明亮的图片。

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