從杭州九堡卡口項目至今，全國各地公安部門積極展開了治安卡口建設大潮。多年來，以機動車圖片抓拍、車牌號碼識別、布控比對報警為目的的治安卡口系統(tǒng)為公安部門追查盜搶車輛、套牌車輛、事故車輛和抓捕嫌疑人員起到重大作用。 傳統(tǒng)的卡口系統(tǒng) 縱觀全國治安卡口建設成果，不難發(fā)現(xiàn)多數(shù)是標清卡口，并且以單點連接就近查報為主?？诮ㄔO方式主要是
從杭州九堡卡口項目至今，全國各地公安部門積極展開了治安卡口建設大潮。多年來，以機動車圖片抓拍、車牌號碼識別、布控比對報警為目的的治安卡口系統(tǒng)為公安部門追查盜搶車輛、套牌車輛、事故車輛和抓捕嫌疑人員起到重大作用。
傳統(tǒng)的卡口系統(tǒng)
縱觀全國治安卡口建設成果，不難發(fā)現(xiàn)多數(shù)是標清卡口，并且以單點連接就近查報為主?？诮ㄔO方式主要是標清攝像機加工控機，查報站的民警主要靠手動輸入布控名單，再輔以簡單的比對報警功能。
總結上述系統(tǒng)在使用中碰到的問題，主要表現(xiàn)為以下幾類：
1．圖片清晰度不高、覆蓋視場較小
標清攝像機拍攝的圖片清晰度最高為704×576，所能容納的視頻信息很少，由于圖片清晰度不夠，會影響車牌自動識別的準確率，也無法看清司乘人員面部特征。為了保證車牌識別的準確率，需要車牌在圖片中成像的水平像素點達到80個像素以上，故標清攝像機的拍攝視場很小。通常在一只攝像機抓拍一個車道時，對騎線行駛的車輛顯得很無助，需要一只輔助攝像機來補充抓拍騎線行駛的車輛。
2．現(xiàn)場工控機穩(wěn)定性不夠
標清卡口系統(tǒng)中現(xiàn)場處理設備多為工控機，在惡劣環(huán)境中運行不夠穩(wěn)定，尤其是因高溫引起的死機時常發(fā)生。且多數(shù)處理軟件基于Windows操作系統(tǒng)，因操作系統(tǒng)自身的缺陷引起的程序崩潰也時有發(fā)生。當現(xiàn)場處理設備無法自動重啟恢復時，需要人工現(xiàn)場重啟，維護量大，系統(tǒng)失去了7×24不間斷布控攔截的作用。
3．缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，形成信息孤島
多數(shù)城市在多年建設過程中，由于沒有統(tǒng)一規(guī)劃，多家品牌參雜其中，且沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和通訊協(xié)議進行約束，多數(shù)治安卡口系統(tǒng)形成一個個信息孤島，獨立作戰(zhàn)，無法形成一張城市整體布控網。由于信息無法聯(lián)網共享，數(shù)據(jù)信息分散存儲，無法通過先進的技術手段對城域級數(shù)據(jù)進行挖掘分析，不能產生更有規(guī)律、更有助于公安業(yè)務開展的數(shù)據(jù)支撐。
4．系統(tǒng)智能化程度不高
系統(tǒng)智能化多體現(xiàn)為應用智能化和管理智能化。應用智能化更多地體現(xiàn)為人性化操作和便捷的應急指揮，管理智能化更多地體現(xiàn)在設備運行自動監(jiān)測、數(shù)據(jù)自動備份、系統(tǒng)集中校時、維護和升級。由于信息孤島的原因，城域級標清卡口系統(tǒng)的智能化程度相對較低。
5．新技術應用與系統(tǒng)功能擴展難度較大
隨著公安業(yè)務需求不斷深化，對治安卡口系統(tǒng)提出更多、更新的技術要求。標清卡口系統(tǒng)已經很難適應這種變化，在新技術應用和系統(tǒng)功能擴展方面顯得力不從心。
上述諸多問題已經開始影響到公安業(yè)務的開展，集中表現(xiàn)在：
1．牌照識別的準確率偏低導致布控報警精度下降
實時布控比對報警的精確度取決于車牌識別的準確率，因抓拍照片模糊導致車牌識別準確率下降，進而導致布控報警精度下降。這將嚴重影響到及時、準確、有效地攔截布控車輛，尤其是城際卡口的漏報警所產生的影響最為惡劣。
2．取證照片有效率偏低為案件偵破帶來困擾
取證照片清晰度不夠，所能反映的有效信息不夠，為偵破案件所提供的細節(jié)不夠充分。本來公安辦案人員希望能從取證照片中獲取彌足珍貴的信息，結果往往發(fā)現(xiàn)取證照片過于模糊，所能獲取的有效信息甚微。
3．數(shù)據(jù)追溯效率偏低延誤最佳破案時間
數(shù)據(jù)搜集匯總手段主要依靠人工拷貝，沒有集中數(shù)據(jù)分析手段，依托人工逐張照片翻閱來追溯事發(fā)現(xiàn)場，取證時間長、人工工作量大、追溯效率低，延誤最佳破案時間。
4．數(shù)據(jù)信息共享不暢難以形成城域級布控網
各個卡口主要依靠查報站人工單點布控，無法形成城域級布控網。綜合數(shù)據(jù)信息無法被深度挖掘，無法為決策者提供有力的技術分析支撐。
高清卡口系統(tǒng)
一、價值體現(xiàn)
采用?？低暩咔逯悄芸谙到y(tǒng)將有效地解決上述問題，并為公安業(yè)務開展提供更豐富、更準確的技術支撐。原因在于?？低暩咔逯悄芸谙到y(tǒng)按系統(tǒng)應用的思想進行設計，遵循國家相關技術標準，對公安業(yè)務需求進行大規(guī)模調研，讓技術實現(xiàn)與業(yè)務開展高度契合，使系統(tǒng)技術服務于實戰(zhàn)，為公安部門利用本系統(tǒng)取證現(xiàn)場細節(jié)、偵破案件變得高效、智能和便捷。
二、總體方案
設計思想
1、按系統(tǒng)綜合應用的思想進行設計，而非一般軟硬件堆砌；
2、率先引入高清圖像處理技術、虛擬線圈技術、高清車牌識別技術、車身顏色識別技術、混合數(shù)據(jù)傳輸技術、多元數(shù)據(jù)融合挖掘技術、電子地圖動態(tài)影像呈現(xiàn)技術等，對傳統(tǒng)卡口系統(tǒng)進行革命性升級換代；
3、平臺軟件最大限度契合公安業(yè)務開展需要，功能模塊設置原則始終圍繞實戰(zhàn)需要，并構建多級治安卡口信息共享系統(tǒng)；
4、系統(tǒng)性能指標達到并超越國家相關標準。
網絡拓撲結構
上圖是外場系統(tǒng)到管理平臺的網絡拓撲結構示意圖
1）外場系統(tǒng)
由車檢器（含地感線圈）、高清攝像機、補光燈、外場處理設備、路口交換機、光纖收發(fā)器、室外報警機柜及相關管線、輔材組成。其中，高清攝像機內置虛擬線圈（虛擬線圈作為地感線圈的備份）、車牌識別
算法、車身顏色識別算法；補光燈既可采用閃光燈又可采用LED燈；外場處理設備既可采用以太網電接口也可采用光接口（省去光纖收發(fā)器）。
工作原理：高清攝像機實時拍攝現(xiàn)場視頻，車檢器（含地感線圈）實時捕獲通行車輛，觸發(fā)高清攝像機抓拍（同步補光燈），由高清攝像機完成車牌識別和車身顏色識別，將高清照片、車牌識別結果、車身顏色識別結果、過車信息組成一份關聯(lián)記錄輸出至外場處理設備，外場處理設備一方面緩存這份關聯(lián)記錄，一方面將其實時上傳至管理平臺。
2）傳輸系統(tǒng)
傳輸系統(tǒng)包括路口交換機、外場至中心的通信鏈路和中心交換網絡。其中，路口交換機選擇工業(yè)級交換機適應外場惡劣環(huán)境；外場至中心的通信鏈路多采用光纖收發(fā)器加裸光纖方式構建星型傳輸網；中心交換網由接入層交換機和核心交換機構建雙核心雙鏈路組網模式，接入層交換機用于連接外場系統(tǒng)，核心交換機用于連接平臺服務器。
3）管理平臺
管理平臺由服務器安裝平臺軟件模塊組成，包括：數(shù)據(jù)庫服務器、管理服務器、應用服務器、Web服務器和時鐘服務器，照片存儲設備支持IPSAN或FCSAN。其中，數(shù)據(jù)庫服務器安裝數(shù)據(jù)庫軟件保存系統(tǒng)各類數(shù)據(jù)信息；管理服務器安裝管理模塊負責系統(tǒng)綜合管理；應用服務器安裝應用處理模塊負載布控、比對、報警轉發(fā)、上下級通訊等；Web服務器安裝WebServer負責向B/S用戶提供訪問服務；時鐘服務器安裝GPS加NTP校時軟件負責全網設備統(tǒng)一校時。
系統(tǒng)功能
從系統(tǒng)整體角度看主要包含以下功能：
車輛捕獲功能、車輛測速功能、高清照片抓拍功能、高清全景視頻錄像功能、高清車牌自動識別功能、車身顏色自動識別功能、光線自適應功能、圖像和視頻防篡改功能、數(shù)據(jù)傳輸和存儲功能、斷點續(xù)傳功能、實時監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)查詢功能、統(tǒng)計分析功能、布控比對報警功能、電子地圖功能、數(shù)據(jù)挖掘功能、Web訪問功能、車駕管庫對接通信功能、權限管理功能、遠程維護功能、系統(tǒng)自檢功能、自動校時功能等等。
主要性能指標
車輛捕獲率：車速在5KM/h~180KM/h范圍內，地感線圈捕獲率≥99%，虛擬線圈捕獲率≥93%；
線圈測速精度：符合GB/T21255-2007《機動車測速儀》檢測要求；
高清照片質量：分辨率1600*1200，圖片格式JPEG，圖片大小200KB左右；
高清全景視頻質量：分辨率1600*1200，幀率25幀/秒，碼率8Mbps左右；
車牌識別準確率：全天候平均識別準確率≥95%；
前端緩存容量：120萬份過車關聯(lián)數(shù)據(jù)（每張照片約200KB，每份過車信息約0.9KB）。
三、重要特點
1、 高性能多功能高清攝像機
高清攝像機采用高清CCD+高清ISP+高性能DSP架構設計，集高清視頻采集、高清視頻處理、車牌識別、車身顏色識別、虛擬線圈等核心功能于一體。
ISP處理算法擁有獨立自主知識產權，可針對現(xiàn)場獨特環(huán)境進行優(yōu)化，確保高清圖像成像質量優(yōu)于同類產品。高性能DSP可同時運行車牌識別、車身顏色識別和虛擬線圈等算法，算法均擁有獨立自主知識產權，有利于算法優(yōu)化。前置三大智能功能的好處在于：第一，可分攤系統(tǒng)智能計算壓力（高清攝像機擁有足夠處理性能的條件下，省卻了后端服務器的投資）；第二，分析所需的圖像源最接近真實環(huán)境，分析結果更準確。
2、地感線圈與虛擬線圈相結合
以地感線圈檢測為主、虛擬線圈檢測為輔，兩者相結合的車輛捕獲觸發(fā)機制。通常情況下采用地感線圈檢測，當?shù)馗芯€圈或車檢器故障時，前端系統(tǒng)能自動切換到虛擬線圈檢測模式，并能向平臺發(fā)送告警信號，通知維修人員進行維修。當?shù)馗芯€圈修復以后，前端系統(tǒng)能自動切換回地感線圈檢測模式，恢復到常規(guī)工作狀態(tài)，切換過程無需人工干預。最大限度地避免因地感線圈或車檢器故障造成長時間漏車、無記錄的現(xiàn)象出現(xiàn)。
車牌定位與跟蹤
虛擬線圈捕獲示例
3、 智能識別算法與軟件平臺數(shù)據(jù)挖掘相結合
在保證車牌識別準確率（含車牌號碼與車牌顏色）、車身顏色識別準確率的前提下，將大量的車輛關聯(lián)記錄（高清照片、高清視頻、過車信息、識別結果）構造數(shù)據(jù)倉庫，并通過軟件平臺的數(shù)據(jù)挖掘技術進行挖掘分析。更準確地執(zhí)行套牌車分析、跟車關聯(lián)性分析等有助于公安破案的技術手段。
4、車牌識別示例
紅色車身顏色識別示例
藍色車身顏色識別示例
5、數(shù)據(jù)集中存儲與前端緩存相結合
在中心機房部署集中存儲系統(tǒng)（IPSAN或FCSAN），在外場配置數(shù)據(jù)緩存設備（工業(yè)硬盤或SD卡），借助軟件平臺的調度功能與前后端通信鏈路構成綜合存儲系統(tǒng)。
前端系統(tǒng)與中心系統(tǒng)之間通信正常時，車輛關聯(lián)數(shù)據(jù)自動實時上傳至中心系統(tǒng)，若發(fā)生鏈路中斷或其它故障，數(shù)據(jù)將緩存在外場系統(tǒng)，待故障恢復后，系統(tǒng)自動將緩存在前端的數(shù)據(jù)補錄至中心系統(tǒng)，確保存儲資料的完整性。
6、高清車輛照片與高清全景視頻相結合
高清車輛照片主要反映車輛細節(jié)、車牌細節(jié)和司乘人員面部細節(jié)，高清全景視頻主要反映整個卡口斷面的宏觀動態(tài)情況，兩者相結合將為事件取證提供更豐富、更準確的信息。
7、全網設備運行狀態(tài)自動監(jiān)測與圖形化展示
中心平臺可自動監(jiān)測全網設備的運行狀態(tài)，包括：地感線圈、車檢器、高清攝像機、外場處理設備、網絡設備、平臺服務器等等。以圖形化方式展現(xiàn)每臺設備的工況，提示正常、異常、故障類型等信息，并發(fā)出報警信息。
8、基于公安業(yè)務的作戰(zhàn)平臺
城域級乃至跨區(qū)域數(shù)據(jù)信息資源共享，全網統(tǒng)一自動布控報警，車輛軌跡跟蹤刻畫，刑偵破案原理數(shù)據(jù)挖掘，中心應急指揮調動綜合警力辦案等等。
車輛軌跡跟蹤刻畫示例
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