CN104157138A - 一种城市道路视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市道路视频监控系统，其包括依次连接的前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统。本发明通过采用前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统，实现可靠的、误报率低、功能强大和结构简单的监控系统，可实现闯红灯、车速检测、高清拍照、车牌识别等功能，便于城市道路的统一管理和车辆的合理调度，具有良好的经济和社会效益。本发明可广泛应用于各种道路视频监控系统。

Description

一种城市道路视频监控系统

技术领域

本发明涉及安防监控领域，尤其涉及一种道路视频监控系统。

背景技术

根据道路监控系统要求和当前数字图像监控技术发展状况，城市道路视频监控系统的设计应遵循如下原则：

1.可靠性。在全IP数字监控系统中，可靠性致关重要。它指系统所采用的技术与产品必须是成熟和高质量的，当外界或内部条件发生突变时，系统能够经受住干扰和冲击，或者在尽量短的时间内恢复正常，确保系统在运行期间不间断工作。

2.先进性。采用先进的技术与设备，不仅仅因为应当采用先进的手段加以“武装”。同时，也是保护投资所必须考虑的。先进性不仅指技术与设备在世界范围内处于领先状况，而且，应体现在相关技术上具有前瞻性。 

目前，由于计算机技术特别是TCP/IP技术的大力发展，IP网以其互联性好，投资成本低，维护简单而逐渐成为一种趋势；面向IP网的终端技术也不断涌现。因此，在选用数字监控的技术与设备时，应结合网络发展特点进行选择，既满足业务现实需求，又符合信息技术“三网融合”的发展方向。

3.标准性。系统设计时，所采用的技术手段必须遵循业界标准，特别是要提供标准接口，使系统具有较高的灵活性，方便扩展及与其它系统互联；同时，标准性也为今后的升级或引进新技术提供了保障。

4.可维护性。系统运行后，其管理（如设备的维护）是可操作的。这些管理、维护工作应尽可能简单、方便。这要求提供规范的系统与工程程序，提供智能化的软件或硬件模块。

5.经济性。系统在满足各项性能指标的情况下，应力求较小成本与开支，追求高的性能与价格比。

现有技术中，城市道路视频监控系统不能满足以上要求，而且不能同时实现闯红灯、车速检测和高清拍照等功能，不能很好的实现道路交通监控。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可靠的、误报率低、功能强大和结构简单的城市道路视频监控系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种城市道路视频监控系统，其包括依次连接的前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统；前端数据采集子系统包括：摄像机，安装在车道上方，用于采集前端视频信息，并根据智能终端控制设备的控制命令实时拍照；以太网交换机，一端与摄像机连接，另一端与网络传输子系统连接，用于传输信号；智能终端控制设备，与以太网交换机连接，用于接收摄像机的信息和控制摄像机拍照，并对信息进行存储、查询和断点续传；补光灯，与智能终端控制设备连接，安装在车道上方，用于光线不足时补光；车辆检测器，与智能控制设备连接，用于检测是否有车辆通行及根据第一线圈和第二线圈信息判断车辆行驶速度；第一线圈，与车辆检测器连接，安装在车道中间，用于检测车辆通行信号；第二线圈，与车辆检测器连接，安装在车道中间距离第一线圈一定间隔的位置，本实施例中，第一线圈和第二线圈中心距离5米，用于检测车辆通行信号； 中心监控子系统包括：核心交换机，与网络传输子系统连接；网络录像机，与核心交换机连接，用于存储视频信息；主控服务器，与核心交换机连接，用于监控整个系统的运行；智能分析机，与核心交换机连接，用于分析图片和视频信号；显示器，与主控服务器连接。

优选的，所述传输网络包括依次连接的前端光端机、光纤和中心光端机，所述前端光端机与以太网交换机连接，所述中心光端机与核心网交换机连接。

优选的，所述前端光端机为多路前端光端机，每个前端光端机连接有多个前端数据采集子系统。

优选的，所述中心监控子系统还包括：流媒体服务器，与核心交换机连接，用于压缩和处理视频信息。

优选的，所述车辆检测器通过RS485串口与智能控制设备连接。

优选的，所述摄像机为200万像素高清网络摄像机。

优选的，所述补光灯为LED灯、闪光灯或频闪灯。 

优选的，所述显示器为电视墙。

本发明的有益效果是：

本发明通过采用前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统，实现可靠的、误报率低、功能强大和结构简单的监控系统，可实现闯红灯、车速检测、高清拍照、车牌识别等功能，便于城市道路的统一管理和车辆的合理调度，具有良好的经济和社会效益。

本发明可广泛应用于各种道路视频监控系统。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种实施例的系统结构框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，一种城市道路视频监控系统，其包括依次连接的前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统；

前端数据采集子系统包括：摄像机，安装在车道上方，用于采集前端视频信息，并根据智能终端控制设备的控制命令实时拍照；本实施例采用200万像素高清网络摄像机，在每个车道上方安装。

以太网交换机，一端与摄像机连接，另一端与网络传输子系统连接，用于传输信号；

智能终端控制设备，与以太网交换机连接，用于接收摄像机的信息和控制摄像机拍照，并对信息进行存储、查询和断点续传；

补光灯，与智能终端控制设备连接，安装在车道上方，用于光线不足时补光；优选的，所述补光灯为LED灯、闪光灯或频闪灯。 

车辆检测器，与智能控制设备连接，用于检测是否有车辆通行及根据第一线圈和第二线圈信息判断车辆行驶速度；优选的，所述车辆检测器通过RS485串口与智能控制设备连接。

第一线圈，与车辆检测器连接，安装在车道中间，用于检测车辆通行信号；第二线圈，与车辆检测器连接，安装在车道中间距离第一线圈一定间隔位置，用于检测车辆通行信号；本实施例中，第一线圈和第二线圈均在同一车道，中心距离5米，车辆检测器根据两个线圈检测到车辆通过的时间差和两个线圈的距离，可以计算出当前车的车速。

中心监控子系统包括：

核心交换机，与网络传输子系统连接；

网络录像机，与核心交换机连接，用于存储视频信息；

主控服务器，与核心交换机连接，用于监控整个系统的运行；

智能分析机，与核心交换机连接，用于分析图片和视频信号；其中，智能分析机采用图像分析办法，通过对前端采集数据采集子系统的图像信息进行分析，可提取当前车的车牌号、车型等信息；

显示器，与主控服务器连接。

优选的，所述传输网络包括依次连接的前端光端机、光纤和中心光端机，所述前端光端机与以太网交换机连接，所述中心光端机与核心网交换机连接。

优选的，所述前端光端机为多路前端光端机，每个前端光端机连接有多个前端数据采集子系统。

优选的，所述中心监控子系统还包括：流媒体服务器，与核心交换机连接，用于压缩和处理视频信息。

优选的，所述显示器为电视墙。

通过城市道路视频监控系统可实现：

1、车辆捕获功能。系统除了能够捕获在车道上正常行驶的车辆外，当监控区域为同向相临的2个（含2个）以上车道时，可捕获车辆骑、压分道线行驶的情况。

系统利用电磁感应的原理检测车辆，当车辆经过检测线圈时，自动捕获一张经过车辆的高清图像，可看清车型、车况、车身颜色、车牌和司乘人员面貌，捕获率超过99%(车速范围在0-180km/h)；无烟雾情况下，白天能清晰识别车辆牌照及整个车身的特征情况，晚上能克服车辆迎头拍摄的前大灯眩光问题，夜间车辆牌照及整个车身特征同样清晰。

2、速度测定功能。为保证相对准确的速度测量值，系统采用一个车道铺设两个线圈的方法来测量车辆的速度。其中，第一线圈为触发线圈，第二线圈为测速线圈。

3、高清图片抓拍功能。本系统采用嵌入式一体化摄像机，图像抓拍功能不受雨、雪、雾等天气、环境光和相临车道通行车辆的影响。在环境无雾包括雨雪天气下，监控区域内规范行驶的车辆被记录的图片能清晰看清车辆前部所有特征、车内驾驶员、副驾驶位置情况，还能看清车辆类型、颜色和所载货物等。

在环境照度比较低的情况下（例如夜晚），系统自动开启闪光灯进行补光，以增强图片亮度，保证图片足够清晰。在强光照射下（例如晴天正午），系统会自动调整摄像机的成像模式，抑制强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰。在逆光情况下，系统也会自动调节拍摄主体的亮度，其宽动态功能可保证车牌依然很清晰。这样，在各种环境和气候条件下，摄像机都可以拍摄到清晰的图片，非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息。图像以JPEG格式存储于前端设备，并同时上传至中心进行存储。

4、车辆信息记录功能。系统对通过监测区域的车辆记录一张高清全景图像，对超速等违法车辆记录两张不同时间的全景图片。全景图像的编码符合ISO/IEC 15444:2000的要求，压缩因子小于70。

系统记录的车辆信息除车辆图像信息外，还包括车辆的通行文本信息，如时间（精确到0.1秒）、地点、车速、限速、方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色、车型、车道编码等。车辆通行信息写入关联数据库，并将相关信息叠加到图片上。

5 、号牌自动识别功能

智能分析及采用国内领先的图像识别算法，对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别。

1）号牌结构识别

系统能识别的号牌结构包括：

单排字符结构的号牌，如军队用小型汽车号牌、GA36-2007中的小型汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌等；

武警用小型汽车号牌；

警用汽车号牌；

双排字符结构的号牌，如军队用大型汽车号牌、武警用大型汽车号牌、GA36-2007中的大型汽车号牌、挂车号牌、低速汽车号牌等。

2）号牌字符识别

识别的字符包括:

①数字：0~9；

②字母：A~Z；

③省、自治区、直辖市简称：京、津、晋、冀、蒙、辽、吉、黑、沪、苏、浙、皖、闽、赣、鲁、豫、鄂、湘、粤、桂、琼、川、贵、云、藏、陕、甘、青、宁、新、渝；

④军牌用汉字：军、海、空、北、沈、南、兰、广、成、济、京；

⑤号牌分类用汉字：警、学、领、试、挂、港、澳、超、使；

⑥武警号牌特殊字符：WJ、00~34、练。

3）号牌颜色识别

系统能识别蓝、黄、白、黑四种底色的机动车号牌。系统采用车牌颜色和视频检测技术结合的方法对车辆进行分型。对于民用车来说，蓝颜色车牌表示的是小型车辆，而黄颜色车牌表示的是大型车辆。因此，我们首先利用车牌颜色判断车辆类型，对于无法根据车牌颜色判别车型或者无法判断车牌颜色的情况，利用图像分析技术来辅助区分车辆的类型。

4）车辆号牌识别

号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。

系统识别的车牌类型部分示例：

6、 车身颜色识别功能。系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段。系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆；并识别出9种常见车身颜色，9种颜色包括：白、黑、红、黄、灰、蓝、绿、粉、棕。深浅分类准确率不小于80％；9种常见车身颜色识别准确率不小于70％。

7、图像记录防篡改功能。系统在前端摄像机对图片进行水印加密，也就是从数据的源头加密，防止在传输、存储、处理等过程中被人为修改，断绝了数据篡改的可能性。图片通过网络传输到中心管理服务器，中心管理软件自动对每一张图片进行水印验证，以保证数据的安全性和真实性。

8、高清录像功能。系统在支持抓拍高分辨率图片的同时，能实现24小时高清视频录像功能，分辨率可达1600*1200(200万相机画面比4:3)、1920*1080(200万相机画面比16:9)。

可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像，视频编码格式支持主流的H.264，录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹；并提供录像查询、录像下载等功能。

9、数据存储功能。系统采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数据支持前端存储和中心集中存储。

前端存储设备包括抓拍摄像机内置的SD卡和智能终端控制设备内置的大容量硬盘，系统在前端即可实现数据的备份存储功能。

中心存储是将数据保存在位于中心监控子系统的网络录像机或大容量磁盘阵列等。

10、数据传输与断点续传功能。系统支持多种方式的数据传输：可通过FTP或TCP/IP方式将车辆图片、违法图片、车辆通过信息（时间、地点、车牌号码、车身颜色等）、设备监测数据等上传到中心监控子系统；也可在中心监控子系统通过网络调用或下载操控前端设备存储的数据。

系统支持数据的断点续传：如因网络中断或其它故障，数据无法上传至中心监控子系统时，可暂时将数据存储在前端，待网络恢复后前端存储设备自动上传网络中断期间的数据至中心监控子系统。

11、远程系统管理维护功能。系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作。具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备（摄像机、终端管理设备、服务器等）和主要运行软件的工作状态（采集识别软件、传输软件等）等功能。

系统具备权限管理功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限。

系统具备日志记录功能。可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变（重启、或者重新连接）、主要软件发生重启或故障等事件日志。

系统具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s。

系统具备远程维护及参数的设置等功能。

12、 Web数据浏览功能。系统支持WEB浏览功能，用户可以连接到中心监控子系统，通过WEB浏览，查看并下载相机存储的图片、录像等信息，同时，可以查看相机的实时状态。

13、 可辅助视频检测功能。智能分析机通过先进的视频识别算法，实现对车辆进行跟踪、分析和识别，从而实现在线圈故障时，自动切换到视频触发，当线圈修复后，自动恢复到线圈触发模式。

本发明通过采用前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统，实现可靠的、误报率低、功能强大和结构简单的监控系统，可实现闯红灯、车速检测、高清拍照、车牌识别等功能，便于城市道路的统一管理和车辆的合理调度，具有良好的经济和社会效益。本发明可广泛应用于各种道路视频监控系统。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种城市道路视频监控系统，其特征在于，其包括依次连接的前端数据采集子系统、网络传输子系统和中心监控子系统；

前端数据采集子系统包括：摄像机，安装在车道上方，用于采集前端视频信息，并根据智能终端控制设备的控制命令实时拍照；以太网交换机，一端与摄像机连接，另一端与网络传输子系统连接，用于传输信号；智能终端控制设备，与以太网交换机连接，用于接收摄像机的信息和控制摄像机拍照，并对信息进行存储、查询和断点续传；补光灯，与智能终端控制设备连接，安装在车道上方，用于光线不足时补光；车辆检测器，与智能控制设备连接，用于检测是否有车辆通行及根据第一线圈和第二线圈信息判断车辆行驶速度；第一线圈，与车辆检测器连接，安装在车道中间，用于检测车辆通行信号；第二线圈，与车辆检测器连接，安装在车道中间距离第一线圈一定间隔的位置，用于检测车辆通行信号； 

中心监控子系统包括：核心交换机，与网络传输子系统连接；网络录像机，与核心交换机连接，用于存储视频信息；主控服务器，与核心交换机连接，用于监控整个系统的运行；智能分析机，与核心交换机连接，用于分析图片和视频信号；显示器，与主控服务器连接。

2.根据权利要求1所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于：所述传输网络包括依次连接的前端光端机、光纤和中心光端机，所述前端光端机与以太网交换机连接，所述中心光端机与核心网交换机连接。

3.根据权利要求2所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于：所述前端光端机为多路前端光端机，每个前端光端机连接有多个前端数据采集子系统。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于，所述中心监控子系统还包括：流媒体服务器，与核心交换机连接，用于压缩和处理视频信息。

5.根据权利要求4所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于：所述车辆检测器通过RS485串口与智能控制设备连接。

6.根据权利要求4所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于：所述摄像机为200万像素高清网络摄像机。

7.根据权利要求4所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于：所述补光灯为LED灯、闪光灯或频闪灯。

8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的一种城市道路视频监控系统，其特征在于：所述显示器为电视墙。