隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市汽車保有量快速增漲，隨之交通違法行為變得日益嚴(yán)重。交通違法行為，往往是造成交通事故和交通擁堵的誘因，在導(dǎo)致人民財(cái)產(chǎn)損失的同時(shí)，對城市交通運(yùn)行，造成一定的影響。交通違法自動(dòng)抓拍系統(tǒng)的建設(shè)，能有效為交通管理部門提供實(shí)時(shí)監(jiān)管；配合相關(guān)管理，能較好的規(guī)范道路交通運(yùn)行。不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其建設(shè)、運(yùn)維成本和運(yùn)行效率大相徑庭。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，如何建設(shè)實(shí)用性強(qiáng)、可靠性高、集約化的系統(tǒng)，成為行業(yè)分析和研究的重點(diǎn)。
交通違法抓拍要求求分析
1.1違法抓拍業(yè)務(wù)流程
通過外場抓拍攝像機(jī)，完成對車輛數(shù)據(jù)、圖片以及短視頻流等數(shù)據(jù)的采集，在本次存儲(chǔ)同時(shí)，通過有線或無線方式，傳輸至中心平臺(tái)；平臺(tái)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分揀、中心存儲(chǔ)和篩選，按照一定規(guī)格要求，將違法數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在對導(dǎo)入的違法車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后，傳輸至公*內(nèi)網(wǎng)的違法車輛數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行執(zhí)*處罰。
1.2違法信息取*要求
在《道路交通安全違法行為圖像取*技術(shù)規(guī)范》中，根據(jù)道路交通安全違法行為的特點(diǎn)，將取*圖片模式分為11類[1]，同時(shí)，從技術(shù)層面，根據(jù)不同類型的交通違法行為，對圖像取*設(shè)備、計(jì)時(shí)誤差、圖片數(shù)量、圖片質(zhì)量、間隔時(shí)間和疊加信息進(jìn)行相應(yīng)規(guī)范和要求。針對闖紅燈違法抓拍，進(jìn)行更細(xì)致的規(guī)范和要求[2]。
交通違法抓拍實(shí)現(xiàn)主要技術(shù)
根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，交通違法抓拍信息主要為疊加處理后的圖片、短視頻流以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息。違法信息的抓拍，主要通過線圈觸發(fā)、視頻觸發(fā)兩種方式進(jìn)行觸發(fā)。
2.1交通違法抓拍處理技術(shù)
目前，常用的交通抓拍處理技術(shù)主要有以下幾種：
2.1.1高清抓拍一體化攝像機(jī)
高清抓拍一體化攝像機(jī)內(nèi)置車牌識別、車型識別等功能，部分采用ARM嵌入式[3]、DSP(Digital Signal Processing)技術(shù)。一體化攝像機(jī)不需要計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對車牌的識別和車輛的抓拍。
1)固定式槍機(jī)
固定式槍機(jī)，主要針對涉及卡口(打手機(jī)、不系安全帶等)、不按規(guī)定車道通行、逆向行駛、不按導(dǎo)向車道行駛等違法行為的抓拍。傳統(tǒng)多采用線圈觸發(fā)方式，通過車檢器，將信號傳輸至一體化攝像機(jī)進(jìn)行抓拍和車輛違法信息的生成；隨著視頻處理技術(shù)的發(fā)展，視頻觸發(fā)方式的應(yīng)用逐步得到推廣。
2)球機(jī)
一體化球機(jī)常用于違法停車自動(dòng)抓拍。該方式通過球機(jī)內(nèi)嵌入式智能化模塊，完成對抓拍區(qū)域內(nèi)違法停車圖片、數(shù)據(jù)、短視頻流等數(shù)據(jù)的采集，通過通信模塊(光端機(jī)或無線通信模塊)，將違法信息傳輸至中心平臺(tái)。另外，可根據(jù)交*部門對前端視頻、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求，設(shè)置相應(yīng)存儲(chǔ)設(shè)備。
高清抓拍一體化攝像機(jī)抓拍方式采用嵌入式一體化設(shè)計(jì)，可脫離工控機(jī)獨(dú)立運(yùn)行，能有效減少外場設(shè)備數(shù)量，具有體積小、集成度高、能耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
但該方式受技術(shù)發(fā)展影響，前期建設(shè)階段，設(shè)備成本投入相對較大；隨著交管業(yè)務(wù)部門抓拍功能需求的增加，相機(jī)升級成本較大。
2.1.2高清攝像機(jī)+工控機(jī)
該模式中，通過攝像機(jī)獲取抓拍區(qū)域?qū)崟r(shí)視頻流，傳輸至前端工控機(jī)；通過前端工控機(jī)，運(yùn)用圖像處理和分析技術(shù)，對視頻流中交通違法車輛進(jìn)行判別和智能分析，按照規(guī)定格式，生成數(shù)據(jù)、圖片或短視頻流等違法信息數(shù)據(jù)。
該方式主要依靠工控機(jī)對視頻流進(jìn)行智能分析和處理，生成相應(yīng)違法車輛數(shù)據(jù)信息。
該方式通過對工控機(jī)的升級，針對交管部門不同功能抓拍需求，具有靈活的適應(yīng)性。但改方式前期需在前端設(shè)置工控機(jī)，外場設(shè)備數(shù)量相對較多。
2.1.3攝像機(jī)+中心分析服務(wù)器
該抓拍技術(shù)主要針對傳統(tǒng)卡口進(jìn)行設(shè)置，傳統(tǒng)卡口系統(tǒng)將識別算法嵌入至硬件設(shè)備，對車輛牌照、號牌種類、車身顏色等信息進(jìn)行識別，即本文所述種模式。隨著公**警部門業(yè)務(wù)需求的增加(如新能源號牌識別、開車是否打手機(jī)、不系安全帶等信息抓拍識別)，傳統(tǒng)卡口嵌入式設(shè)備已有算法無法滿足，硬件設(shè)備升級困難。針對卡口系統(tǒng)完善的大中型城市，如果大面積替換前端攝像機(jī)，會(huì)造成資產(chǎn)的浪費(fèi)。為了在現(xiàn)有傳統(tǒng)卡口相機(jī)條件下，達(dá)到對交管部門業(yè)務(wù)需求的目的，“攝像機(jī)+中心分析服務(wù)器分析”的抓拍技術(shù)方案得到發(fā)展。
該技術(shù)通過外場攝像機(jī)采集監(jiān)控區(qū)域內(nèi)車輛圖片及相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并傳輸至中心平臺(tái)。平臺(tái)通過分析服務(wù)器，對采集圖片進(jìn)行二次分析，完成對交通違法行為的識別和生成。
該方式主要應(yīng)用于傳統(tǒng)卡口，針對一體化抓拍攝像機(jī)升級困難情況下進(jìn)行使用。能有效避免國有資源的浪費(fèi)。
2.2交通違法抓拍通信系統(tǒng)
交通違法抓拍數(shù)據(jù)主要涉及違法數(shù)據(jù)、圖片和短視頻流等信息，部分地區(qū)管理部門，部分系統(tǒng)需傳輸實(shí)時(shí)視頻流信息。根據(jù)交管部門業(yè)務(wù)需求、投資估算的不同，可有選擇性的采用無線通信傳輸或有線通信傳輸。
2.2.1無線通信傳輸
無線通信傳輸通過在前端設(shè)置無線通信模塊，將前端抓拍數(shù)據(jù)傳輸至中心平臺(tái)。常見的方式為租用運(yùn)營商SIM卡，采用包月流量的方式，通過4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至中心平臺(tái)。
該方式主要適用于卡口、不按導(dǎo)向車道行駛、逆向行駛、違法停車等以圖片、數(shù)據(jù)和短視頻流為主的違法行為。該類型傳輸模式，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較低，數(shù)據(jù)傳輸量較小。
如存在視頻流傳輸需求，對該方式從網(wǎng)絡(luò)帶寬、流量、經(jīng)濟(jì)性等各方面考慮，可針對短時(shí)實(shí)時(shí)視頻流的臨時(shí)調(diào)閱使用；如要求外場實(shí)時(shí)視頻流傳輸，該方式不推薦使用。
2.2.2有線傳輸
有線通信傳輸通過前端設(shè)置光模塊，將前端抓拍數(shù)據(jù)傳輸至中心平臺(tái)。常見的方式為租用運(yùn)營商專網(wǎng)的方式。
該方式可滿足具有實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻流需求的違法抓拍，即在完成交通違法抓拍的同時(shí)，向中心傳輸實(shí)時(shí)視頻流，用于公*治*監(jiān)控。
存儲(chǔ)需求
為保障數(shù)據(jù)的公正性和可靠性，攝像機(jī)抓拍數(shù)據(jù)需進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的前端本地存儲(chǔ)和中心存儲(chǔ)。
常規(guī)情況下，交管部門違法抓拍系統(tǒng)只需在前端和中心存儲(chǔ)圖片、設(shè)備數(shù)據(jù)、短視頻流等信息。該條件下，常規(guī)抓拍攝像機(jī)前端配置內(nèi)存卡即可滿足存儲(chǔ)需求。
如果建設(shè)項(xiàng)目，包含公**安監(jiān)管需求，還需進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻流存儲(chǔ)。以上海為例，公*數(shù)字高清圖像監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，要求“不間斷記錄每秒不少于25幀的H.264高清碼流，保存時(shí)間不低于30天，標(biāo)清碼流不要求存儲(chǔ)。”即每路高清需要存儲(chǔ)空間為2.592 TBytes。即，需額外配備存儲(chǔ)設(shè)備。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在相同抓拍技術(shù)下，系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)主要依據(jù)交管部門業(yè)務(wù)需求及存儲(chǔ)要求。根據(jù)需求不同，分為無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)和有線傳輸系統(tǒng)兩類。以違法停車為例，系統(tǒng)設(shè)計(jì)如下：
4.1無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)主要傳輸違法車輛圖片、數(shù)據(jù)及短視頻流等內(nèi)容，違法信息采用前端和中心同時(shí)存儲(chǔ)的方式。
無線傳輸模式下，能滿足業(yè)務(wù)不能基本交通違法抓拍的需求。具有構(gòu)架簡單、造價(jià)低、工期短(不涉及光纜敷設(shè))等優(yōu)點(diǎn)。
4.2有線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
采用有線傳輸?shù)慕煌ㄟ`法抓拍系統(tǒng)，能在滿足基本違法抓拍需求的基礎(chǔ)上，可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸視頻流，具備治*監(jiān)控功能。能同時(shí)滿足多個(gè)業(yè)務(wù)部門需求。
與無線傳輸相比，改方式造價(jià)較高，尤其涉及以郊區(qū)為代表的未敷設(shè)光纜區(qū)域道路，表現(xiàn)比較突出。另外，如果前端抓拍點(diǎn)位較多，考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)容量等因素，需設(shè)計(jì)多個(gè)分中心進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。整體架構(gòu)，相對復(fù)雜。
結(jié)論
本文從抓拍處理技術(shù)、通信、存儲(chǔ)等多個(gè)角度，對交通違法抓拍系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。在業(yè)務(wù)部門建設(shè)和管理需求的基礎(chǔ)之上，結(jié)合已有項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，考慮建設(shè)成本和實(shí)用性，針對不同類型需求，提出相應(yīng)系統(tǒng)架構(gòu)，為今后相關(guān)項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供相應(yīng)參考。本文主要從需求層面，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，涉及系統(tǒng)軟件和平臺(tái)部分，需結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目需求，進(jìn)行設(shè)計(jì)和研發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
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[3] 于慶軍, 胡泓, 劉建偉,等. 基于ARM和數(shù)碼相機(jī)的交通違法抓拍系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2007, 30(6):76-78.
作者簡介 王百里：上海智能交通有限公司
