CN2896399Y - 一种冲红灯电子警察装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种冲红灯电子警察装置，其至少包括一控制器，所述控制器包括工控机和相应采集设备；所述装置还包括一数码相机以及一摄像机，所述控制器控制对所述数码相机和摄像机控制拍摄过程，并网络连接一中心服务器，将违章照片上传到该中心服务器；所述数码相机和所述摄像机设置在待监测路口上，所述数码相机与所述摄像机关联拍摄违章照片。本实用新型产品由于采用结合数码相机与摄像机结合的抓取设备，既能清晰分辨整个背景情况，又能记录违章的全过程，并且数码相机的控制简单易行，成本低廉。

Description

一种冲红灯电子警察装置

技术领域

本实用新型涉及一种交通监控设备，尤其是涉及一种电子警察的拍摄装置的改进。

背景技术

随着交通管理的加强和监控技术的发展，目前，大多数重要路口已安装冲红灯监控装置，即通俗称呼“电子警察”。1996年国内第一台“抢红灯自动拍摄器”在北京试验成功。同年，上海从德国引进称为“追飞拍”的电子警察：然后在北京，上海、广州、汕头等地先后开始安装电子警察系统，电子警察一词逐渐得到采纳和公众认可。电子警察系统是为了制止交通违章而出台的一整套方案，可以为整治车辆违章、协助进行交通控制提供全天候、严格且可行的解决方案。

从市场对电子警察设备的要求来看，市场对电子警察设备性能有3个基本要求：即违章图片或图像的清晰度，设备的可靠性、稳定性和适宜的价格：目前电子警察产品在国外已普遍采用，国外一些著名厂家，如比利时traficoon公司和美国ISS公司等，都已在全世界开始推销其电子警察类似产品，国内不少企业针对我国的需求以及我国交通流的特性，也自主开发了电子警察的相关产品。

目前，在国内有很多厂家在生产不同品牌的电子警察系统。就设备种类而言，主要有“地感线圈+摄像机(数码相机)”和“视频检测+摄像机(数码相机)”之分；就功能而言，用于抓拍闯红灯违章车辆；就产品的技术指标而言，都夸其好，但市场应用效果不尽然，实用者甚少，废弃者甚多，现状令人堪忧，使用情况总的来说并不理想。

根据抓取设备的不同，目前采用拍摄镜头主要有两类，一是使用基于数码相机的方案；一是使用基于工业监视摄像机的方案。对比市场对电子警察设备的要求，两种方案各有优缺点。

基于数码相机的方案可以满足图片清晰度及适宜的价格这两项要求，目前市场上主流的数码相机的分辨率在400万像素以上，可以拍出清晰的图片，但无法反映违章过程。

而基于工业监视摄像机的电子警察方案，由于使用的是工业级摄像机，在恶劣环境下的可靠性、稳定性不存在问题。但监视用摄像机存在分辨率低的问题，由于制式的原因，普通监视摄像机的分辨率最高为768×576，实际有效像素只有30万左右，与数码相机相差很远，这使得在实际应用时，需要多部摄像机同时使用，其中一部摄像机负责拍摄包含违章证据的全景图片，其他摄像机拍摄不同车道的违章车辆牌照图片，共同构成车辆违章证据，例如如果是三车道就需要四个摄像机，因为该针对车道的摄像机是特写仅拍摄车牌号的，如果拍摄包括其他内容如信号等状态则分辨率就不够，将无法看清车牌号，而且如果信号等是箭头类更根本无法看清其信号状态。这种方案使设备成本较高，且由于其分辨率低的问题，会造成记录红灯亮的证据不足(因为记录违章的摄像机所拍图像看不到车牌号，而看到车牌号的摄像机所拍图像看不到违章状态，违章照片中的红绿灯信号很难清晰分辨)，执法证据效果差，不具说服力。

因此现有技术存在缺陷，而有待于改进和发展。

本实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种冲红灯电子警察装置，通过同时采用数码相机与摄像机结合作为抓取设备，分别利用其各自长处，以实现消除现有技术的上述缺陷，能记录充分的冲红灯过程的证据。

本实用新型的技术方案如下：

一种冲红灯电子警察装置，其至少包括一控制器，所述控制器包括工控机和相应采集设备；其中，所述装置还包括一数码相机以及一摄像机，所述控制器控制对所述数码相机和摄像机控制拍摄过程，采集机动车违章图片，并将违章照片网络上传到中心服务器，所述数码相机和所述摄像机设置在待监测路口上，所述数码相机与所述摄像机关联拍摄违章照片。

所述的冲红灯电子警察装置，其中，所述冲红灯电子警察装置还设置有闪光灯，用于照射待监测路口并在拍摄时光线补偿。

所述的闪光灯，其中，所述闪光灯主要指电子频闪灯。

所述的冲红灯电子警察装置，其中，所述采集装置监测车辆移动的方式为环形线圈检测、视频检测、红外、雷达、微波或激光检测。

本实用新型所提供的一种冲红灯电子警察装置，由于采用结合数码相机与摄像机结合的抓取设备，既能清晰分辨整个背景情况，又能记录违章的全过程，并且数码相机的控制简单易行，成本低廉。

附图说明

附图中，

图1A～图1C示出的是本实用新型的工作原理流称图；

图2为本实用新型的系统结构图；

图3为本实用新型的冲红灯电子警察装置的前端控制流程图；

图4为本实用新型的冲红灯电子警察装置的中心数据库管理软件流程图。

具体实施方式

以下，将详细描述本实用新型的各较佳实施例。

本实用新型的所述冲红灯电子警察装置，其包括数码相机和视频摄像机，其系统特点包括：符合公安部即将颁布的《闯红灯自动记录系统》标准；违章图片由数码相机照片和摄像机采集照片组成，摄像机采集照片反映违章过程，数码相机照片(400万像素以上)反映违章车辆细节；不受光线影响，白天、晚上均可拍摄清晰图片，车牌清晰；白天、晚上均可以清晰从数码相机照片分辨红绿灯状态，在使用多相位“箭头灯”的路口可以清晰分辨红绿箭头。彻底解决传统摄像机系统所提供照片无法清晰分辨红绿灯状态的问题，避免发生违章争议。每个抓拍方向仅使用一台摄像机和一台数码相机，可以有效控制至少3条车道。造价低于传统摄像机电子警察。

本实用新型的所述冲红灯电子警察装置，须满足以下要求：

测试设备主要用于监测冲红灯违章车辆，违章照片中需要有记录清晰的车牌、停车线、信号灯，以及完整的违章过程。

系统应具备良好的可扩充性、可移植性和兼容性，充分考虑到了系统的发展因素，系统设计方案充分利用现有的信息化建设成果和路口资源，并预留扩展接口。系统功能全面、完善、安全、稳定而可靠。确保系统指挥中心管理部分、通信网络部分和路口控制部分等一系列的设备和信息传输链路24小时不间断应用。不受天气变化的影响(包括台风、暴雨和打雷等)。

违章照片的要求：

(1)第一个全景图片信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、车身颜色、红灯信号114和机动车113车头(整个车身的前三分之一)压在停止线上或越过停止线(含有停车线)，如图1A所示；

(2)第二和第三个全景图片信息应能清晰辨别闯红灯时间、车辆类型、车身颜色、红灯信号和整个车身已经越过停止线的机动车情况，如图1B和1C所示的；

(3)车牌特写图片信息应能清晰辨别车牌号码和车牌颜色；

(4)对于路口信号灯是箭头灯的拍摄点，要求能拍清楚箭头灯。

对冲红灯捕获率和有效率，本实用新型要求：

冲红灯捕获率(即在闯红灯自动记录系统监测范围内，系统检测和记录的可以确定其闯红灯行为的机动车数与人工确认实际闯红灯机动车数的百分比)应不小于90％。机动车冲红灯记录有效率(闯红灯自动记录系统中人工可以清晰辨别号牌号码、车辆类型、红灯信号、停止线的机动车记录为有效记录)应不小于80％。(以下部分建议保留，虽然在权利要求部分不对地感线圈写权利要求，但做为实现本实用新型的具体实施例之一，在此说明，表明地感线圈是其中一种实施方式。为向审查员证明本技术的实际可行性，具体的方案进行多些细节描述说明是非常必要的，因此，建议除非不想公开的内容都可以进行公开和说明。)

本实用新型的所述冲红灯电子警察装置，其系统如图2和图4所示的，包括

采用地感线圈110作为车辆检测手段。

车辆检测方式主要有环形线圈检测、视频检测、红外、雷达以及激光检测等方式。

环形线圈检测器的主要特点是工作稳定、检测精度高，但线圈不可移动，如果路口改造需要重新埋设线圈。但仍然是最主流的检测手段。视频检测是近年逐步成熟的检测方式，主要特点是安装方便，可以任意设置监测区域，便于调整。主要用于高速公路及城市快速路的交通流量采集。其它几种检测手段很少用于冲红灯违章检测。

但根据用户对冲红灯捕获率不低于90％和有效率不低于80％的要求，本实用新型采用线圈检测方式。

主要原因是监测区域需要设置在停车线前，这个区域有大量的行人和非机动车经过，而视频检测的根本原理是检测图像变化，虽然有一定的算法进行补偿，可以正常检测车辆经过，但仍然会由于行人和非机动车的干扰产生大量的误触发信号。我们对美国两个著名品牌Autoscope和Iteris的视频车辆检测器进行过实地测试，用于冲红灯违章处罚时，有效率仅在50％左右。

表1和表2分别为白天和晚上的抓拍率比较表：

                    表1

                    表2

本实用新型所设计使用的车辆检测器主要用于高速公路交通数据采集和城市交通控制自适应系统的车辆采集，为工业级设计，能够适应恶劣的工作环境。

该检测器的核心技术是高速数字处理，振荡频率高达50MHz，灵敏度在0.01％-1.28％之间15级可调。四个通道高速切换轮流启振，杜绝相邻线圈串扰。响应时间极快，检测时间低于6毫秒。

极高的检测精度和极快的反应时间将大大提高违章记录的有效性。

1、抓拍方式选用数码相机121、视频摄像头122组合系统

数码、视频组合电子警察系统适用于冲红灯违章监控和治安卡口监控，而且造价低于视频电子警察。

从取证结果来看，该系统可以提供一张数码相机照片和3张视频图片。数码照片和普通数码相机电子警察提供的照片相同，能够包含所有的违章信息—停车线、红绿灯、车牌号码等；3张视频图片和普通视频电子警察提供的全景照片相同，可以反映车辆的违章过程。

与数码电子警察相比，本实用新型的优势是可以提供车辆违章过程的信息，减少处罚争议，正在拟定中的电子警察行业标准的讨论稿中强制要求电子警察系统提供车辆违章过程信息。

与视频电子警察相比，本实用新型的所述冲红灯电子警察装置能够提供更清晰的违章照片。视频电子警察为了获得清晰的车牌照片，需要在每条被监控的车道设置一台摄像头。由于摄像头的分辨率有限，一般只能提供分辨率为768×576的图片，车牌特写图片一般只包含车尾部分；而数码相机照片的分辨率可以超过400万像素，照片中除了可以包含清晰的车牌还可以看到停车线和红绿灯。

无论是现有技术的视频方式还是本实用新型的数码加视频方式，其全景摄像机所拍摄的违章过程图片因为分辨率的限制是无法看清红绿灯的状态的，只能模糊大体看出是红灯还是绿灯亮的状态，如果使用的信号灯采用的是箭头指示方式，则根本无法分辨。这个缺陷给各地的执法部门带来了很多的争议。本系统的创造性在于把数码相机和摄像机有机的结合，数码相机的高分率照片可以清晰分辨红绿灯状态，可以清晰分辨箭头灯。

2、其他现有技术类似的结构，包括

一控制器130，通讯连接一工控机140和采集设备，即一车检器150，该车检器150通讯连接所述地感线圈110，所述工控机140由所述控制器130控制下对所述数码相机和摄像机控制拍摄过程，并可以暂存在本地，按一定的方式将违章照片通过网络上传到中心服务器。

以下描述本实用新型的数码、视频组合的冲红灯电子警察系统的工作流程：

1)控制器工控机扫描车辆检测器提供的车辆状态信息和红绿灯信号

以判断是否有违章现象发生；

2)如果在红灯状态，车辆检测器监测到由车辆进入第一地感线圈111，如图1A所示控制器工控机将控制所述摄像头122采集第一张违章视频图片；

3)当监测到该车辆离开第一地感线圈111时，如图1B所示的，所述控制器工控机140控制采集第二张违章过程图片并同时通过消息控制数码相机抓拍违章照片，数码相机在存储照片时将是用与所述摄像头所拍照片同样的ID号以便图片关联，该ID号在每次抓拍时产生；

4)如果埋设的是双线圈，在违章车辆离开第二地感线圈112时，如图1C所示，所述控制器工控机140控制采集第三张违章过程图片；如果是单线圈，可以在第二张违章图片拍完后延时拍第三张违章过程图片。

这样将形成了一组完整的车辆违章图片，在设置全景摄像机取景范围时，务必确保全景图片中包含停车线和红绿灯；数码相机取景尽量和全景摄像机相同，以可以清晰拍摄到交通信号灯的箭头信号为准。

拍摄好的图片存储在控制器工控机硬盘上，同时将违章信息包括违章时间、红灯开启时间、车道号、车速和车牌号码记录在图像文件名里和相应的文本文件中，供后台软件使用。

在这个过程中，如果车辆进入线圈后没有离开，或相应的红灯熄灭，则不能拍到完整一组4张图片，本实用新型的冲红灯电子警察装置将自动删除已经拍摄的图片，不视为违章。具体违章判定准则，可以由用户自行确定。

存储在控制器控制器工控机的大容量硬盘上违章图片，将根据预设违章图片上传规则上传图片，可以每拍照一组图片即上传，也可以设置为每拍摄N组照片才上传，当然也可以设置为定时传输。图片传输采用FTP方式并通过通讯模块将违章图片自动传导到中心服务器，具有断点续传的功能，保证图片传输稳定。

为了保证工控机稳定工作，所述控制器130实时监控工控机140的状态，如果发现异常，该控制器将自动重起工控机140；如果工控机与中心服务器的通讯中断时间超过域值，工控机140将通知所述控制器130重起无线传输模块，避免因为无线模块发生异常时无法复位。

通讯方式的选择

本实用新型的冲红灯电子警察装置支持多种网络传输方式，包括光纤、ADSL、GPRS、CDMA 1X以及WLAN，可根据具体情形选择。如果不选用自动传输，可以使用笔记本电脑直接到路口下载。

但由于本装置是交警管理平台的一部分，必须充分考虑到使用公共网络的安全性。可以在指挥中心建立一台前置服务器，该服务器与内部网络隔开，该服务器只用于接收违章图片，和管理前端设备。违章图片存放在活动硬盘上，最终通过活动硬盘转移到内部服务器上，此为保证网络的安全性。这样的设计方案虽然有些麻烦，但安全性高，建设周期短，投入也较小。本实用新型的所述冲红灯电子警察装置，还设置有至少一电子频闪灯闪光灯，置于停车线附近用于进行夜间补光。

所述地感线圈采用“日字型”双线圈方式，可以有效避免侧行车辆的干扰。

本实用新型的系统组成框图，如图2所示，设备采用了摄像机、数码相机混合控制的技术，其技术难点是如何融合两种技术。由于本申请人掌握了数码相机的底层控制技术，相机的拍照和设置可以完全由软件控制，这是推出组合系统的前提。因为一般的数码电子警察系统的拍照是通过对数码相机的快门进行控制的，这实际是一种半机械的方式。基于这种技术是无法将数码相机控制和视频采集有效的融合的，违章车牌的照片和违章过程的照片须要一一对应，如果不能从底层控制数码相机一一对应是无法实现的，并且环境光线变化很大，如白天和晚上，如不从底层控制数码相机，修改其参数，就无法拍出合适的清晰度的照片。

本实用新型的所述冲红灯电子警察装置，获得了至少一种数码相机软件开发包的正式授权，并在此基础上开发了前端软件控制软件，实现了对数码相机所有拍照参数的软件设置，包括编程模式光圈、快门、ISO、闪光模式、白平衡、测光模式、分辨率、焦距、缩放、以及相机时间，从而实现不同时段采用不同的拍照参数。

不同时段、不同方向的光线条件有着非常大的区别。以往的系统由于技术的局限性无法控制相机的参数，只能设置单一的抓拍模式。这将导致不同时段和方向拍摄到的违章照片质量有很大差异。本实用新型的前端设备控制软件使用软件控制，可以根据用户的设定，定时自动调整相机的参数，这样大大提高了违章照片拍摄质量。

由于数码相机设置通过软件实现，因此可以通过网络连接远程进行设置，因此本实用新型的所述冲红灯电子警察装置的前端设备管理方面有着明显的优越性。

配合远程设置广播技术，用户可以快速便捷的调整所有电子警察前端设备的拍照参数，从而减轻维护工作量。

电子警察的运行要求全天候每天24小时，每周7天不间断，而路面情况非常复杂，常常会有需要临时关闭、调整参数的情况发生，在电子警察前端设备安装数量较小的情况下，逐个调整参数工作量有限，并不会出现太大问题。

但一旦前端设备数量增加到一定程度，维护工作量和反应速度就成为很大的瓶颈。路面施工、交通管制、交通事故都可能导致某些路口安装的电子警察前端设备需要暂停工作，以免抓拍到虽然车辆违章，但是并不是驾驶员有意为之，而是路面交通情况所致的违章照片，此时逐个调整，工作量和所需时间都非常大的。

针对上述情况，本实用新型的所述冲红灯电子警察装置采用了前端设备远程设置广播技术，远程设置广播技术的核心是把所有前端设备分为不同的组，各个组的成员可以自由调整，如果需要统一调整前端设备参数，例如晚上闪光灯一律不闪光、临时关闭对违章车辆的抓拍等，只需在中心服务器控制软件中设置一次，然后通过广播的方式应用到所有需要调整的前端设备即可，从而实现了“一次设置，全部应用”的简便操作。

配合本实用新型的所述前端设备的控制软件，维护人员可以轻松的对前端设备的所有参数，包括FTP传输、数码相机拍照参数、以及逻辑进行集中设置，从而极大的节约人力、时间。

(该部分可以删除，尤其关于摩托车检测部分。)

本实用新型的所述冲红灯电子警察装置，其软件说明如下：

1.前端软件说明

前端控制软件主要负责摄像机、数码相机、控制器工控机的控制、配置，文件传输以及和中心控制系统的通讯。此软件在控制器控制器工控机中运行，并使用了硬件看门狗来提高系统稳定性，软件框架图如图4所示。

前端控制软件的基本工作流程是，信号接收模块持续扫描红绿灯信号和车辆检测信号，传递给逻辑判断模块和车流量采集模块，逻辑判断模块判定有违章事件发生，立即通知视频抓拍模块从全景摄像机输入抓取违章过程照片，同时数码相机抓拍违章图片，最后违章图片和违章信息一起由图片传输模块通过网络传输到指定的服务器上。

前端控制软件也可以通过中心控制软件远程调用，在指挥中心实现对前端设备的完全控制。

2中心管理软件平台介绍

中心管理软件采用Delphi编程，数据库采用Oracle，包括中心控制软件部分、中心管理平台、以及车流量统计三个部分。

1)中心控制软件

中心控制软件负责对前端设备进行远端设置和控制，负责指挥中心对各个前端系统的监控和配置。操作员能够查看各个前端系统的状态，诊断错误，远程登录到控制器工控机。

点击故障列表中前端设备，按【诊断】按钮就可以对前端系统的故障进行初步的分析。首先系统将检查从总控中心到前端设备的网络连接是否正常，接着检查控制器工控机上的系统是否正常，然后检查车检器和视频采集卡是否工作。通过″诊断程序″能够获得前端设备的故障所在，大幅缩短修复时间。

选择了设备号以后，点击【远程登录】按钮可以通过网络联入相应的前端设备，通过调用前端设备中系统设置模块，实现对前端设备的远程管理。因为调用的是前端系统设置模块，能够实现与现场操作完全相同的功能，这样可以大大降低系统的维护成本。

系统信息每天自动将当天记录保存为一个日志文件([yyyymmdd].log，yyyy为4位数字表示的年份，mm为2位数字表示的月份，dd为两位数字表示的日期)，作为设备检修、系统运行状况评估等的参考。

2)中心管理软件

中心管理软件的主要功能是管理从路口主机传回来的违章照片、提取违章信息、实现违章记录查询管理、以及与其他系统联网。由系统设定模块、数据管理模块、违章记录处理模块、查询模块、打印模块和统计模块组成。

系统设定

登录系统之后，选择菜单【系统管理→设定系统参数】，即可在界面中设置系统使用者的基本信息、本地车牌号码前缀、罚款金额、滞纳金计算公式、以及系统工作目录等信息。

选择菜单【系统管理→用户管理】，即可对用户进行增加、删除、编辑等操作，并可为每个用户指定不同的权限，从而实现对用户的有效管理，避免误操作。

选择菜单【系统管理→违章类型设定】可设置违章类型，选择菜单【系统管理→车辆类型设定】可设置车辆类型。

违章记录管理

登录系统之后，即可看到管理界面，如图8所示，窗口分为两个部分，左边是目前待处理的违章事件列表，右边是本次登录本操作人员已经处理的违章事件。

双击主界面中任务列表中的记录，即可进入录入界面。

在记录录入界面中，用户可以缩放图片，调节亮度、对比度、色调，尤其是对数码相机所拍照片710。填入车牌号码后按下回车键，系统会自动从交管局机动车数据库读出此车牌号码度应的机动车的相关信息，包括车主姓名、车型、车牌颜色等信息，录入人员可与违章照片中的信息对照，如有不符，则有可能是套牌车。

违章记录导出

单击主菜单中【记录导出】栏中的【导出新批次】，填写好截止日期后，单击″预览″按钮，可查看违章记录，单击″导出″按钮生成新公告批次。

导出之后之后，此批次中的违章车辆信息会自动写入交警原有的电子警察管理系统数据库，用以处罚和查询。

查询

在查询界面中，可以根据违章时间、车牌号码、车辆类型、违章地点、违章类型等要素对数据库中的违章记录进行查询，查询结果可以导出为Excel表格，也可以直接打印。

系统支持模糊查询，只需输入部分信息，即可进行查询。

打印

系统能打印如下的报表：公告单、违章通知单、当日/当周/当月违章记录清单、操作员/路口信息清单、车辆种类清单。都可以导出为Excel表格。

违章统计报表。组合查询之后，可以对违章记录进行统计。

统计图表。完成统计操作之后，可以输出各种图形，直观的展示。

数据库备份和恢复。系统提供了简单易用的数据库备份功能，选择要备份的时间段，即可把这段时间的违章数据备份为单个文件。

违章通知单。违章通知单中包含了全景照片、违章车辆所在地点、日期、时间、车号、车型、违章原因、车主、单位地址、电话、违章照片、车牌、红灯时间等信息。

3)车流量统计

电子警察安装在城市主要道路交叉口，因此由它采集的车流量数据对于市政规划、信号机配时、道路改造等都有很重要的意义，本实用新型所述的冲红灯电子警察装置可以精确的采集每分钟通过每条车道的车流量数据，并提供了相应的工具来进行统计和分析。

设定路口信息之后，即可对路口的车流量进行统计，从而得出每天各个方向每天不同时段的车流量分布，掌握趋势，进而对红绿灯信号机的配时进行调整。也可以对一段时间的数据进行统计，从而检验对信号机配时调整的效果。

所有的统计结果都可导出Excel表。

以上详细描述了本实用新型的所述冲红灯电子警察装置的具体实施方式，须注意的是，上述描述过于具体，并不能理解为对本实用新型的专利保护范围的限制，其专利保护范围应以权利要求为准。

Claims (4)

1、一种冲红灯电子警察装置，其至少包括一控制器，所述控制器包括工控机和相应采集设备；其特征在于，所述装置还包括一数码相机以及一摄像机，所述控制器控制对所述数码相机和摄像机控制拍摄过程，采集机动车违章图片，并网络连接一中心服务器，将违章照片上传到该中心服务器；所述数码相机和所述摄像机设置在待监测路口上，所述数码相机与所述摄像机关联拍摄违章照片。

2、根据权利要求1所述的冲红灯电子警察装置，其特征在于，所述冲红灯电子警察装置还设置有闪光灯，用于照射待监测路口并在拍摄时光线补偿。

3、根据权利要求1所述的冲红灯电子警察装置，其特征在于，所述闪光灯主要指电子频闪灯。

4、根据权利要求2所述的冲红灯电子警察装置，其特征在于，所述采集装置监测车辆移动的方式为环形线圈检测、视频检测、红外、雷达、微波或激光检测。

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