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        人臉取證電子警察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2016-04-11 01:09:17陳章斌
        關(guān)鍵詞:電子警察闖紅燈

        陳章斌

        (福州外語(yǔ)外貿(mào)學(xué)院通識(shí)教育學(xué)院, 福建 福州 350202)

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        人臉取證電子警察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        陳章斌

        (福州外語(yǔ)外貿(mào)學(xué)院通識(shí)教育學(xué)院, 福建福州350202)

        [摘要]本文從前端系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)及后端管理系統(tǒng)來闡述人臉取證電子警察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn).該系統(tǒng)可以使交通違章與事故減少,改善交通秩序.

        [關(guān)鍵詞]人臉取證;電子警察;闖紅燈

        1人臉取證電子警察系統(tǒng)組成

        人臉取證電子警察系統(tǒng)由前端子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)以及后端管理平臺(tái)子系統(tǒng)三大部分組成.如圖1所示.該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各路口機(jī)動(dòng)車闖紅燈、逆行、壓線、違法變道、不按行進(jìn)方向駛?cè)雽?dǎo)向車道等交通違法行為進(jìn)行前端自動(dòng)抓拍記錄、網(wǎng)絡(luò)傳輸和后端平臺(tái)處理,完成對(duì)機(jī)動(dòng)車交通違法行為的處理.

        圖1 人臉取證電子警察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

        1.1前端子系統(tǒng)

        1.1.1前端子系統(tǒng)組成

        前端子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成前端數(shù)據(jù)采集、分析、處理、存儲(chǔ)與上傳,主要由電子警察抓拍攝像機(jī)、卡口抓拍攝像機(jī)、補(bǔ)光燈、信號(hào)燈檢測(cè)器、處理服務(wù)器等構(gòu)成.

        圖2 前端子系統(tǒng)安裝實(shí)施圖

        電子警察抓拍攝像機(jī):電子警察抓拍攝像機(jī)采用高清晰逐行掃描CCD,具有清晰度高、照度低、幀率高、色彩還原度好等特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)圖像采集、成像控制、車輛檢測(cè)、車牌識(shí)別、違章檢測(cè),可支持SD卡前端存儲(chǔ).它廣泛應(yīng)用于交通路口通行車輛與超速車輛監(jiān)控、闖紅燈記錄,能有效遏制車輛的超速行駛、逆向行駛、闖紅燈等違章行為,并能為治安案件的偵破提供有力的線索,成為現(xiàn)代交通管理的高效助手.

        卡口抓拍攝像機(jī):采用高清晰逐行掃描CCD,具有清晰度高、照度低、幀率高、色彩還原度好等特點(diǎn),可支持SD卡前端存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)嗣娌刻卣鞑杉墓δ?

        數(shù)據(jù)處理服務(wù)器:主要用于前端攝像機(jī)數(shù)據(jù)處理,完成違法車輛正背向圖片匹配、合成功能,支持前端數(shù)據(jù)暫存和數(shù)據(jù)上傳.

        補(bǔ)光燈:主要用于環(huán)境補(bǔ)光,有效提高夜間圖像顯示效果和標(biāo)識(shí)、標(biāo)線的顯示效果.

        閃光燈:主要用于卡口抓拍攝像機(jī)抓拍補(bǔ)光,輔助攝像機(jī)捕獲到駕駛?cè)藛T的面部信息.

        信號(hào)燈檢測(cè)器:實(shí)時(shí)檢測(cè)紅燈信號(hào),將紅燈維持狀態(tài)、紅燈切換至綠燈脈沖信號(hào)、綠燈切換至紅燈脈沖信號(hào)發(fā)送給電子警察抓拍攝像機(jī).抓拍攝像機(jī)根據(jù)反饋的情況做相應(yīng)處理.

        1.1.2人臉取證電子警察系統(tǒng)工作流程

        交通違法行為包括:闖紅燈、逆行、違法變道、壓線、不按導(dǎo)向車道行駛等.下面以闖紅燈為例來闡述整個(gè)系統(tǒng)工作流程的設(shè)計(jì),其余違法行為工作流程類似.

        系統(tǒng)對(duì)通行車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控抓拍,每條闖紅燈違法記錄由3張圖片構(gòu)成,能夠清晰展示機(jī)動(dòng)車未到達(dá)停止線、越過停止線、越過停止線后繼續(xù)向前位移的完整過程.違法過程的圖片位移保持適宜的距離,以清晰反映機(jī)動(dòng)車闖紅燈違法過程.抓拍圖片符合《GA/T496-2014闖紅燈自動(dòng)記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》和《GA/T832-2014道路交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)要求.

        (a)能反映機(jī)動(dòng)車未到達(dá)停止線的圖片,并能清晰辨別車輛類型、交通信號(hào)燈紅燈、停止線.

        (b) 能反映機(jī)動(dòng)車已越過停止線的圖片,并能清晰辨別車輛類型、號(hào)牌號(hào)碼、交通信號(hào)燈紅燈、停止線.

        (c) 能反映機(jī)動(dòng)車與(b)中的圖片機(jī)動(dòng)車向前位移的圖片,并能清晰辨別車輛類型、交通信號(hào)燈紅燈、停止線.

        系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單方向各車道闖紅燈車輛的監(jiān)測(cè)、圖像抓拍等功能.每一違法記錄拍攝連續(xù)3張反映闖紅燈過程的圖片,其中第一個(gè)位置的圖片反映機(jī)動(dòng)車未到達(dá)停止線的情況,并能清晰辨別車輛類型、交通信號(hào)燈紅燈、停止線;第二個(gè)位置的圖片反映機(jī)動(dòng)車已越過停止線的情況,并能清晰辨別車輛類型、車牌號(hào)碼、交通信號(hào)燈紅燈、停止線;第三個(gè)位置的圖片反映機(jī)動(dòng)車越過停止線繼續(xù)前行的情況,并能清晰辨別車輛類型、交通信號(hào)燈紅燈、停止線.

        在電子警察桿件上增加車輛正向卡口抓拍攝像機(jī),來實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)嗣娌刻卣饔涗浌δ?車輛分別通過卡口抓拍單元和電子警察抓拍單元后,對(duì)應(yīng)的正向卡口圖片和闖紅燈違法合成圖片都匯聚到路口處理服務(wù)器上.主機(jī)通過圖片對(duì)應(yīng)的車道方向?qū)傩院蛙嚺谱R(shí)別結(jié)果,把同一車輛的闖紅燈圖片、正向卡口圖片和卡口人臉特寫圖片做匹配合成,可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電子警察3+1合成圖片、卡口1+1合成圖片的關(guān)聯(lián)、匹配、合成工作.最終輸出的違法圖片可直觀地看到違法行為駕駛?cè)说拿娌刻卣?

        圖3 人臉取證工作流程

        圖4 違章合成圖

        1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

        主要負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)、圖片、視頻的傳輸與交換.建設(shè)視頻專網(wǎng),其中路口局域網(wǎng)主要由點(diǎn)到點(diǎn)光纖、光纖收發(fā)器、接入交換機(jī)組成;中心網(wǎng)絡(luò)主要由匯聚交換機(jī)以及核心交換機(jī)組成.

        (1)路口網(wǎng)絡(luò).路口網(wǎng)絡(luò)主要用于匯聚前端各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,包括光線收發(fā)器發(fā)射機(jī)、小型交換機(jī)等.

        (2)傳輸線路.傳輸線路建議采用獨(dú)立光纖(單模單纖)傳輸,連接路口局域網(wǎng)和中心網(wǎng)絡(luò),傳輸帶寬不小于100 M.

        (3)中心網(wǎng)絡(luò).中心網(wǎng)絡(luò)采用“匯聚—核心”的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).中心機(jī)房的光纖收發(fā)器接收機(jī)全部匯聚到中心的匯聚交換機(jī)上,數(shù)據(jù)再由匯聚交換機(jī)傳輸?shù)胶诵慕粨Q機(jī)上.

        1.3后端管理子系統(tǒng)

        后端管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對(duì)轄區(qū)內(nèi)路口相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用、管理與共享,主要由中心管理平臺(tái)和存儲(chǔ)系統(tǒng)組成.

        1.3.1存儲(chǔ)系統(tǒng)

        前端返回中心的數(shù)據(jù)包括車輛號(hào)牌等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、車輛圖片和車輛視頻.根據(jù)交通違章數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求,各類數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)類型、特點(diǎn)及重要性進(jìn)行區(qū)別存儲(chǔ),且數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)量大,以保證后期的可復(fù)查性及案情的協(xié)查調(diào)用.由于前端的數(shù)據(jù)量大,故該設(shè)計(jì)采用集中存儲(chǔ)的方式,即IPSAN.

        不同信息所需的存儲(chǔ)空間也不相同.計(jì)算方式如下表述.

        車輛號(hào)牌等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)容量計(jì)算.每輛車輛的號(hào)牌等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息為每條0.9 KB,按單車道日均2 000 輛流量估算,每條車道每月的數(shù)據(jù)信息容量計(jì)算公式為:

        2 000條×0.9 KB/條×1車道×30天/1 024/1 024

        =0.052 GB

        車輛圖片容量計(jì)算.車輛圖片信息采用JPEG 編碼格式,高清攝像機(jī)輸出照片文件平均大小為600 KB,闖紅燈人臉取證照片大小約為3 MB,機(jī)動(dòng)車平均違法率按1﹪估算.每條車道每個(gè)月的圖片信息容量計(jì)算公式如下:

        卡口抓拍攝像機(jī):

        2 000 輛×0.6 MB×1車道×30天/1 024

        =35.16 GB

        電子警察抓拍攝像機(jī):

        2 000 輛×(0.6 MB×99﹪+3 MB×1﹪)×1車道×30天/1 024=36.56 GB

        車輛視頻容量計(jì)算.以8 M碼流、25 fps為例,每臺(tái)攝像機(jī)每個(gè)月存儲(chǔ)容量計(jì)算公式如下:

        1臺(tái)×8 Mb/s×3 600 s/h×24 h×30 d/8/1 024/1 024=2.47 TB

        1.3.2中心管理平臺(tái)

        中心管理平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)路口設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊管理和數(shù)據(jù)處理,主要功能包括設(shè)備管理、數(shù)據(jù)處理和用戶管理.

        設(shè)備管理主要實(shí)現(xiàn)前端、后端各設(shè)備的接入管理,對(duì)所接入的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性.

        數(shù)據(jù)處理主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)資源的管理控制,數(shù)據(jù)、圖片和各類視頻的抓拍采集、實(shí)時(shí)瀏覽、存儲(chǔ)、回看和轉(zhuǎn)發(fā)等操作.完成對(duì)抓拍形成的圖像數(shù)據(jù)以及識(shí)別出的車號(hào)數(shù)據(jù)的管理,包括增加、修改、刪除及各類查詢等.對(duì)于不能識(shí)別以及識(shí)別錯(cuò)誤的車號(hào),可由人工增加和修改.它主要完成闖紅燈違法車輛以及黑名單中車輛信息的傳輸、增加、修改、刪除、更新等.完成各類數(shù)據(jù)的綜合查詢和統(tǒng)計(jì)工作,包括車號(hào)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、黑名單數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、車號(hào)與黑名單的數(shù)據(jù)對(duì)比查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等.

        用戶管理主要實(shí)現(xiàn)擁有不同配置權(quán)限的管理員、用戶對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行配置,包括設(shè)備參數(shù)、圖像、視頻存儲(chǔ)方式與路徑、用戶權(quán)限、報(bào)警設(shè)置以及系統(tǒng)設(shè)置等.用戶能夠根據(jù)業(yè)務(wù)單元和使用者的實(shí)際需要對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行配置,實(shí)現(xiàn)更加便捷、高效的用戶操作.

        2人臉取證電子警察系統(tǒng)的應(yīng)用測(cè)試分析

        本系統(tǒng)的開發(fā)基于嵌入式技術(shù),軟件設(shè)計(jì)基于嵌入式Linux操作系統(tǒng).服務(wù)器端與客戶端的測(cè)試均可在Window系統(tǒng)平臺(tái)環(huán)境下進(jìn)行.其中,系統(tǒng)主要硬件采用高清視頻電警一體機(jī).此硬件內(nèi)置自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的交通類車輛檢測(cè)、識(shí)別、違章檢測(cè)算法,集“圖像采集(包括人臉抓拍)+車輛檢測(cè)+車牌識(shí)別+違章判斷”眾多功能于一體,實(shí)現(xiàn)了“圖像傳感器+ISP+DSP”方案的技術(shù).系統(tǒng)在抓拍單元中集成了內(nèi)置的小燈,充分利用車輛號(hào)牌定向反射的特性,提升了系統(tǒng)夜間車輛跟蹤的有效率.在工程施工方面,簡(jiǎn)化了施工和維護(hù),用戶只需將一體機(jī)架設(shè)在路面上方,接入紅綠燈檢測(cè)信號(hào)、進(jìn)行一次調(diào)試與配置即可實(shí)現(xiàn)圖像采集、車輛檢測(cè)與抓拍、車牌識(shí)別、違章判斷等功能.用電警一體機(jī)采集到的駕駛員面部信息效果如下(一般為違法3+1和卡口1+1共6張合成,圖片采用JPEG格式存儲(chǔ),6張合成圖片約占用3 MB).

        圖5 駕駛?cè)嗣娌刻卣鞑杉Ч?/p>

        系統(tǒng)運(yùn)行分析顯示系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確捕獲、記錄車輛通行信息(車輛正面圖片),且支持11種車身顏色識(shí)別(白、紅、粉、綠、藍(lán)、青、黃、棕、黑、紫等)、7種車型識(shí)別(大貨車、小貨車、客車、中型客車、面包車、轎車、SUV-MVP)和90種車標(biāo)識(shí)別的功能.對(duì)200 km/h以內(nèi)通過車輛的捕獲率不小于95﹪,記錄的車輛信息除包含圖像信息外,還包括完整的時(shí)間(精確到秒)、地點(diǎn)、方向、車牌號(hào)碼等文本信息.在圖片上疊加文本信息,相關(guān)信息存入到關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù).對(duì)于160 km/h以內(nèi)的闖紅燈車輛捕獲率不小于90﹪,捕獲有效率不小于80﹪.對(duì)于不按規(guī)定車道行駛、壓線、逆行、不按應(yīng)行進(jìn)方向駛?cè)雽?dǎo)向車道等的違規(guī)檢測(cè)捕獲率和捕獲有效率都不小于80﹪.支持全天錄像和違法片段錄像,采用H.264技術(shù)或MJPEG編碼,進(jìn)行每秒25幀的配合600萬像素高清攝像機(jī)錄制視頻.

        人臉取證電子警察系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)使交通違章減少,交通事故減少,可以改善治安和交通秩序.

        3結(jié)語(yǔ)

        隨著城市的飛速發(fā)展,城市汽車保有量不斷增加.電子警察系統(tǒng)日益成為智能交通系統(tǒng)中重要的一部分.傳統(tǒng)的電子警察系統(tǒng)逐漸無法滿足智能交通系統(tǒng)的需求.人臉取證電子警察系統(tǒng)的出現(xiàn),將違法取證關(guān)聯(lián)到人,可以遏制駕駛分買賣,提高機(jī)動(dòng)車駕駛員的自覺性,增強(qiáng)安全意識(shí),大大減少因闖紅燈、壓線行駛、逆向行駛、不按車道行駛等違法行為,而且可以為交通肇事逃逸和涉車案件等提供線索和證據(jù).

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]葉勇. 基于視頻檢測(cè)的闖紅燈電子警察系統(tǒng)[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用,2013(3):53-56.

        [2]許偉,王耀青. 電子警察前段系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 信息技術(shù),2012(8):131-133.

        [3]賀亮. 基于PLC的高清電子警察控制系統(tǒng)的研制[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件,2012(5):241-243.

        [4]張永亮. 高清卡口式電子警察系統(tǒng)解決方案分析[J]. 中國(guó)公共安全,2012(15):150-153.

        [5]張為秀,李賢達(dá). 基于交通視頻符號(hào)化的智能高清視覺電子警察系統(tǒng)及其應(yīng)用[J]. 警察技術(shù),2014(1):75-78.

        [6]鄧曄. 人臉識(shí)別技術(shù)在安防監(jiān)控中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)公共安全,2014(1):128-130.

        (責(zé)任編輯穆剛)

        Design and implementation of the electronic police system for face forensics

        CHEN Zhangbin

        (General Education College, Fuzhou College of Foreign Studies and Trade, Fuzhou Fujian 350202, China)

        Abstract:In this paper, the design and implementation of the electronic police system of face forensics are described from the front end system, transmission system and the back-end management system.The system can reduce traffic accidents and improve traffic order.

        Key words:face forensics; electronic police; running red lights

        [中圖分類號(hào)]TP391.41

        [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

        [文章編號(hào)]1673-8004(2016)02-0136-04

        [作者簡(jiǎn)介]陳章斌(1979—),女,福建福州人,講師,工程碩士,主要從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)頁(yè)開發(fā)與制作方面的研究.

        [收稿日期]2015-06-05

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