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“电子警察”及其应用探究典型的“电子警察”通常是由图像检测(车辆感应)、拍摄、采集、处理、传输与管理以及辅助光源、辅助支架和相关配套设备等几个部分组成。主要有固定和流动的两种应用型式，自动和人工操作的两种工作方式。下面分别就各组成部分及其特点与选用情况作进一步介绍：
1、图像检测部分：在系统中起车辆感应的作用，主要有：(1)环形线圈检测器，(2)视频检测器；(3)超声波或微波(雷达波)检测器；(4)红外线检测器等几种。其中环形线圈检测器具有成本低廉、检测精度和可靠性高，适应性好等优点，使用最为广泛；不过，其需要破路施工，安装不便，易受路面破损而毁坏，故障率较高又不能实现多车道无缝覆盖和跨越车道线或双实线的车辆检测等不足；视频检测器除了初期投入的成本相对较高、环境适应性稍差外，其安装、使用及维护简便，设置直观灵活，检测范围大，性价比高，故障率低，功能全，可实施全过程智能化检测，又没有环形线圈检测器的固有不足等特点，应用渐广；而超声波或微波和红外线检测器因易受现场因素干扰，检测精度不高，可靠性较差等使用较少，其中超声波或微波检测器有时用于人工检测方式。实际应用中，理想的图像检测部分应当是环形线圈和视频两种检测器有机融合的复合检测方式，以达到尽可能高的图像检测与捕捉率，实现高效、周全的监控与管理。 2、图像拍摄部分：在系统中起图像抓拍的作用，主要有照相机和摄像机。其中照相机目前基本上多采用数码照相机，极少使用传统的胶片式照相机(繁锁、后期使用成本高、实时性差)。而数码照相机多选用三百万以上像素、可变焦、自动光圈及白平衡调整等的准专业相机。不过，由于其结构、图像存取等原因，其实时性、连拍续传能力和环境适应性较差，一般多用于交叉路口的闯红灯车辆抓拍(需特制机箱，进行温度调控等)和人工流动拍摄等场合；而摄像机基本上都选用高清晰度(≥480TVL)、低照度(≤0.1lux)、高信噪比、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快速(快门速度不能慢于1／1000秒)工业级摄像机，其配套的镜头则应采用大孔径、可变焦，大光圈、快速自动光圈调整的专业光学镜头。此外，还应配置合适的室外防护罩。而微型或掌上型模拟或数字摄像机则几乎仅限于短时间人工拍摄时用。有效图像抓拍或捕捉率的高低，直接关系到系统的实用性好坏乃至成败。 3、图像采集部分：在系统中起图像采集即将模拟视频图像数字化的作用，通常采用多路视频图像采集卡：将多路模拟视频图像经过多路切换器、A／D变换器以及裁剪、压缩编码后变成数字视频信息。国际上通常采用的视频压缩编码方式有：MJPEG、Wavelet(小波变换)，MPEG-1(如VCD)，MPEG-2(如DVD)和MPEG-4等几种。国内数字化视频监控工程中常用的是具有压缩率高、系统资源总帧数大、传输速率要求低、单卡可支持多路视频压缩的MJPEG和MPEG-4两种视频压缩编码方式。其中，MPEG-4方式通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求用最少的数据获得最佳的图像质量。其压缩率更高，系统资源总帧数更大(高达600帧／秒)，信息传输速率要求更低，且可支持交互式AV服务以及远程监控，因此MPEG-4方式具有更加明显的优越性、更广泛的适应性和良好的可扩展性，是当前及今后一个时期主流的视频压缩编码方式，而MJPEG方式则是采用帧内静态压缩、帧间动态压缩技术，其压缩率甚高，但信号质量的数据损失较大，系统资源总帧数比MPEG-4方式的小(通 常为200或300帧／秒)，不过其成本相对低廉又可满足一般应用需求，现实中使用的也不在少数。图像采集的优劣直接关系到系统的工作效能、图像质量和进一步处理、利用的成效大小。 4、图像处理部分：事实上，应包括控制主机和系统应用软件两个部分，在系统中起控制、图像识别、存贮与管理的作用。为了保证系统在恶劣工作环境中连续不间断地自动运行，控制主机必须采用高速、大内存、大容量镜像硬盘等高性能工业级控制机或DSP处理机，以满足多路图像(包括全景和近景特写图像)的捕捉、识别、压缩、存贮、比对、报警、传输和故障自诊断与管理等实时多任务、多进程的操作要求，同时尚需预留有适宜的扩展与升级余地；而系统应用软件通常包括Windows或Linux或Unix操作系统、图像模糊识别与信息管理软件。图像模糊识别主要是车牌识别软件一般包括图像二值转换，图像差分、滤波与平滑，车牌定位与旋转，字符切割，字符识别，车牌颜色提取与识别和车牌分类等功能模块。控制主机的配置和操作系统合适与否直接决定了系统的性能、稳定性与可靠性的好坏。图像识别率的高低则几乎决定了系统技术水平和智能化程度的高低。 5、信息传输部分：包括本地和远程传输两个部分，在系统中起信息传递与交换的作用。本地信息传输部分主要包括检测信号线、视频信号线、网络信号线，网卡以及交换机或集线器等，其是确保系统正常工作的“中枢神经”；而远程信息传输部分则主要要有线和无线介质两种，其是实现系统远程监控，远程维护与远程报警以及信息共享与综合利用的基本保障。其中有线部分通常有：(1)DDN、FR、ISDN、ADSL、LAN和PSTN等通讯线路及其接入设备；(2)光纤及其光端机；(3)路由器或交换机或集线器等。无线部分则主要有：(1)微波发射、 或中继传输、接收与接入设备；(2)数据无线如802.11b/g/a网卡、网桥及其天线等设备，(3)卫星传输与接入设备，等等。 6、信息管理部分：包括中心主机和管理软件两部分，在系统中起信息的汇集、存贮、查询、统计、交换、备份、打印、嫌疑信息(如交通违章或事故逾期未处理、逾期未参加法定检验或审验，被盗抢和肇事逃逸等车辆信息)的自动比对与实时报警、系统故障自诊断与管理和远程监控、远程维护与远程报警等诸多重要作用。其中中心主机通常要选用高性能(最好是双CPU)工业级控制机或PC服务器；而管理软件部分则多是建立在Oracle或MS SQL Server或Sybase等大型数据库基础之上的系统综合管理与应用软件。信息管理部分是实现系统“实时监视、联网布控、自动报警、快速反应、科学高效、信息共享，监控、威慑、防范和打击并重”综合效能，体现系统战斗力的关键所在。 7、辅助光源：在系统中起辅助照明尤其是夜间或光线不足时补光，提高抓拍图像清晰度的作用。通常有：(1)频闪照明灯，如闪光灯：(2)连续照明灯，如路灯和其他冷、热光源(常见的有白炽灯、萤光灯、卤钨灯、陶瓷金卤灯，高压钠灯等多种)。闪光灯因光能量集中，照明时间短促，其对夜间车辆前照灯的强光抑制和突显清晰车牌，效果显著，然而，如处置不妥，则有可能对行驶车辆中的驾驶员产生眩目，存安全隐患；其通常多用于夜间或光照不良的情况下路口闯红灯车辆的尾部抓拍或者停驶车辆的头部抓拍等场合，使用范围受限。而连续照明灯选用时，必须充分结合工作现场环境条件和摄像机或照相机的工作特性综合考虑灯具的光效、聚光特性、光源显色指数和色温等，选择高效、节能、一致性和稳定性好，长寿命、功率不超过150W/车道的照明灯具，保证被照地面一般有50-100lux的照明，即可满足图像拍摄要求。现实中，通常多选用不大于150W的陶瓷金卤灯(CDM)，安装时其光束与地面或水平面夹角不得小于75度或者与车牌平面或垂面的入射角不能大于15度，否则，其极有可能造成眩目等安全隐患。辅助光源的电源应当与图像检测及拍摄等装置的电源相对独立，并要通过自动测光的方式由控制主机自动控制在夜间或白天光线不足时打开照明，白天光线充足时关闭照明。辅助光源是确保系统在光线不足条件下正常工作的“夜明灯”，不可或缺。 8、辅助支架：在系统中用于安装、固定摄像机或照相机和辅助光源等。常见的有：(1)龙门架；(2)悬臂架，如L或F型；(3)立柱；(4)移动式安装支架，如三角架和固定在汽车上专用支架等。其中前三类是固定式辅助支架，通常多采用无缝纲管或者八角形钢管焊制，并经酸洗除锈，表面热镀锌处理(镀锌层厚度一般不少于60um)。龙门架和悬臂架的净高度一般不少于6m，而立柱的高度通常不应低于2.5m。固定式辅助支架的底座应牢靠地固定在路边用地脚螺栓预埋的钢筋混凝土基座上，可抵御台风袭击和行驶车辆的碰撞。因在室外路面上工作，故这三类固定式辅助支架上必须合理设置避雷和防盗报警装置(也可以用来安装相关标牌)。辅助支架是系统正常工作，持续运行的基础，不可忽视。 9、其他相关配套设备：在系统中主要起保证系统相关设备正常、稳定、可靠地通行的作用。常用的有：(1)长延时不间断电源(UPS)，(2)净化稳压电源；(3)强、弱电防雷、设备避雷与接地装置；(4)系统故障、违章或嫌疑信息和防盗等报警装置；(5)打印机等 等。限于篇幅，不再一一赘述。 功能与用途 1、主要功能： 1)、环形线圈和视频检测器复合检测、图像融合(拼接)与后期处理(滤波，平滑等优化处理和亮度／对比度／色彩／锐化调整等)和边界触发报警功能，可全天候、不间断地对所有通过拍摄点的车辆(含违章、嫌疑车辆等)进行自动拍摄，且只有当车辆通过时才拍摄； 2)、准确地记录并存贮车辆(全景和近景即车头或车尾部位特写)，车牌、速度、流量、日期、时间、地点和行驶方向等信息，能够自动识别车辆类型(大、小、客，货四类)、车身颜色、车牌(含汉字、字母，数字和车牌颜色)，实现车辆超速、超车，逆行、不按道行驶、跨越双实线、闯红灯、禁停、禁行、禁弯等动、静态交通违章车辆抓拍，嫌疑车辆及车牌信息自动比对与实时报警功能； 3)、各功能模块(包括运行参数等)可根据实际需要进行灵活配置与管理。汉化界面、简单直观、操作维护方便。能够按照车型、车身颜色、车牌、速度、流量、日期、时间、地点、行驶方向和违章类别等相关条件进行单一或组合方式的信息查询、统计、传递与打印等； 4)、可存贮不少于80万辆汽车图像信息，实现全自动刷新，循环存储。能够进行多任务操作，监控、查询、统计、传递与打印等互不影响； 5)、完善的系统管理(包括用户权限管理、黑客与病毒防治、各功能模块及其电源的故障自诊断与自动报警——含防盗报警等，各种报警的提示方式应有明显区别)和远程监控、远程维护与远程报警等功能。 6)、关键指标：(1)最高拍摄车速：≥160km／h；(2)车辆抓拍率：≥98%；(3)车牌抓拍率：≥90%：车牌识别率：≥80%。 2、主要用途： 1)、路口、路段或者特定场所如收费站、交通或治安检查点、停车场等的全天候交通监控与管理； 2)、路面动、静态交通违章的监测与管理； 3)、嫌疑车辆的布控、侦破和追逃； 4)、路面交通信息(如车速、流量、密度等)的实时采集与处理； 5)、路面交通监控信息服务，等等。 问题与不足及对策与趋势 综观当前国内尤其是福建省“电子警察”(闯红灯抓拍和其他交通违章监控系统等)的现状及其应用情况，发现有如下一些突出的技术问题与不足： 完整的车辆及车牌抓拍率不高、车牌识别率不高。夜间车辆抓拍与识别率较差、安全防护措施不够完善、系统的稳定性不高、全天候工作能力有限、运行维护水平不高、规范标准不统一。 结合各自系统及其应用的实际情况，认真、慎重、客观地面对各自存在的具体问题与不足，全面、科学、深入地调查、分析和研究已有的情况与问题以及可能遇到的新情况和新问题，反复进行试验，比较，筛选与优化工作，积极稳妥地寻找恰适的因应对策，果断地采取合理、高效又管用的措施与办法，进一步充实、优化与完善系统的配置与功能，切实提高其实战性和实用性，全面实现“数字化、智能化、自动化、规范化和网络化的交通监控、管理与服务”的系统发展与追求的总体目标，充分发挥其应有的“实时监视、联网布控、自动报警、快速反应、科学高效、信息共享，监控、威慑、防范和打击并重”综合效能。 1、综合利用环形线圈和视频检测器的特点和技术优势，研究开发两者有机融合、高效协调的复合检测技术，切实提高车辆检测率；研发选用大孔径、大光圈、可变焦、快速自动光圈调整以及百万以上像素、超低照度，高信噪比，动态抗强逆光与反光、背景光自动补偿与强光抑制、白平衡自动调整的高性能又配套协调的专业光学镜头与摄像机，结合采用高效低耗的辅助照明技术，特别是科学合理地开发使用闪光灯特别要注意妥善合理地控制与调整其闪光范围，闪光角度和闪光时间(避免产生眩目等不安全隐患)，并与摄像机的光圈和高速的快门动作高度协调一致，这样就可以有效抑制车辆前照灯的强光，实现车辆与车牌图像的清晰抓拍]和长效照明灯，进一步提高车辆、车身乃至驾驶员的准确检测与有效抓拍能力； 2、研究利用高性能，稳定、可靠的工控机或专业级DSP处理机和视频采集卡，高效，智能、精巧又实用的视频图像模糊识别技术和管理软件，选用实时多任务、多进程且安全稳定的操作系统平台，提高各类机动车辆(包括汽车、摩托车，拖拉机、农用车和特种专用车等)及其车牌关键特征如车型、颜色和牌号等的准确识别率； 3、充分借助计算机网络和数据库管理技术，研究并建立机动车辆信息实时处理与比对，嫌疑车辆和系统故障等自动报警，全程联网监控，信息全方位共享的综合管理与服务系统。
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