公交专用车道违法占用抓拍解决方案

作者:admin         2020-10-10 13:13:55

1背景

  随着城市经济与城市建设的快速发展,公交车、私家车等机动车发展过快,直接导致了城市交通日益拥堵,城市交通环境恶化等问题。为缓解交通压力,国家在大力倡导发展公共交通工具的同时,对公交通道路做了相关的规划,比如在城市道路上划分公交专用车道区域,但同时带来了新的问题,如私家车违规驾驶,非法占用公交专用车道,在带来公共交通安全隐患的同时,严重影响公共交通的秩序。为解决此类问题,针对非法占用专用车道的车辆进行相关的法律法规约束,同时配合以先进的视频智能分析技术取证,能够有效的防止社会车辆对公交车道的占用,确保公交车辆能畅通行驶,同时也能够有效改善公交线路拥堵,提升城市形象,从而为民众提供一个更便利、安全、快捷的出行环境。

  2需求分析

  城市车辆处于高速运动状态,传统的固定点位卡口针对特定角度特定路段的抓拍有优势,但是面对运动车辆时,因卡口数量有限,角度固定等问题容易产生漏拍现象。而基于大华车载智能高清ITC的移动卡口,在公交道违法占用检测系统中可以对行进中的违法车辆进行跟踪、车牌分析、图片抓拍与实时上传,可以有效的约束私家车驾驶行为。

  现阶段公交车专用车道占道抓拍需求愈加强烈,主要表现为:

  1) 私家车随意进出专用车道,导致公共交通拥堵,严重扰乱公共交通秩序

  2)私家车违法进出专用车道,随意变道行驶,对公共交通安全造成严重影响

  3)通过固定点位卡口识别抓拍违法车辆时,只能针对固定点位固定角度的车辆进行抓拍,无法做到全面有效跟踪,容易漏拍

  3解决方案

  3.1方案概述

  方案中采用大华高清智能ITC摄像机、中心管理平台。前端高清ITC支持GPS数据采集、3G\4G无线通信、公交车道识别、主动抓拍、图片合成等功能。前端ITC通过主动注册到中心管理平台,平台下发已设定的点位信息,规定设定范围为抓拍区域,通过对前方公交车道内的社会车辆进行车牌跟踪、抓拍与识别,对设定区域内的违法占道车辆会进行三张图片抓拍,同时附带一张违法车辆的特写图片,将此4张照片进行合成,同时将车辆违章占道相关录像进行关联和本地存储,合成照片上传至平台进行管理,作为后续违章车辆的处罚依据。

图1方案结构图

  3.2系统流程图

图2方案流程图

  整个实现过程分为以下几个步骤:

  1、高清ITC摄像机对前端车辆进行跟踪和识别

  2、ITC结合采集的GPS信息,判断是否位于抓拍区域内。

  3、ITC进行公交车道判别,针对其他违章占道的社会车辆车牌进行分析和抓拍。

  4、ITC进行主动抓拍三张图片,并附带一张违法车辆的特写图片,将此四张图片合成一张,同时将违章关联录像进行本地存储。

  5、合成后图片进行本地存储,同时上传至平台进行管理。

  3.3系统功能描述

  3.3.1前端ITC功能

  1、ITC高清录像功能

  系统在支持抓拍高分辨率图片的同时,能实现高清视频录像功能。可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像,视频编码格式支持主流的H.264,录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹,并提供录像查询、录像下载等功能。

  2、占用公交车道违法抓拍功能

  智能ITC可以对非法进入公交车道的车辆进行自动抓拍,可自动识别车辆号牌,对非法占用公交车道的车辆自动抓拍三张图片,图片能清晰还原车辆在公交车道内连续行驶的位置、车辆类型、车牌号码标志、标线位置及车辆时间。系统将三张抓拍图片及一张特写图片合成一张完整记录机动车违法占用公交专用车道过程的图片,图片叠加相应的车牌、违法时间等数据作为违法处罚依据。

  抓拍效果图如下所示:

图3 300万相机抓拍效果图

  3、辆号牌识别

  号牌识别信息包含号牌结构、号牌字符、号牌颜色等信息。

  系统识别的车牌类型部分示例:

  4、数据上传

  将合成的执法证据图片上传上级管理平台,可以作为交管局处罚依据,平台可以显示具体抓拍车辆的车牌号,抓拍时间,抓拍地点等。

  3.3.2平台功能

  平台支持前端设备主动注册、抓拍区域设定及下发,同时支持对前端设备的管理。

图4 平台功能展示

  1、抓拍区域设定及关联

图5 抓拍区域设定

  平台支持直接在百度地图上设置抓拍区域,易于操作。

  平台将设置好的抓拍区域同设备进行关联,为前端设备配置特定的抓拍区域。

  2、点位信息配置及关联

  平台支持通过经纬度信息设置站点名称及所在道路等信息。

  平台将设置好的点位同设备进行关联,为前端设备抓拍图片时可叠加对应点位信息。

  3、违章图片管理

  违章图片、违章车辆车牌等信息上传至专用平台进行管理,方便用户通过客户端查看、查询等。

图6图片管理界面

图7违章分析

  4设备安装

  采集设备——大华高清智能ITC摄像机的安装位置是前端设计的重要环节,本方案建议优先采用公交车内前中控台采用支架安装方式,但对于发动机前置的部分车型将根据车辆特点进行优化。主要考虑如下几方面因素:

  安装高度:

  摄像机镜头视角确定的情况下,安装高度将直接限制视域范围的大小,安装位置越高整体视域范围越大,但镜头下盲区越大,相反安装位置低则容易受到前方车辆的遮挡;如果将摄像机与地面角度加大,虽然镜头下盲区缩小,但是视域纵深将会缩小,将会导致远端车辆丢失。同时还要考虑司机视线不能被遮挡影响行车安全。所以受制于公交车的特殊结构特点,不可能实现完全的高度最优化。

  拍摄视域:

  采用车前置中控台安装方式,由于摄像机高度只有约1.5-1.8米,镜头视角接近平视,所以视域内盲区接近最小化,而且考虑公交车与违章车辆处于行驶状态,所以在该视域条件下违章车辆漏检概率大大降低。

  图像抖动:

  因发动机运转、内饰材质、固定方式等因素,车辆在行进过程中产生镜头高频率抖动可能会造成引起车辆识别,建议优选前置中控台安装方式。

  车内布线:

  系统采用低功耗设计,因此采用车内部安装方式时,可以直接借用车内其他用电设备的供电线路,而不会造成过载危害。

  同时前中控台附近是车内用电设备比较集中的位置,所以不需要专门改造或者很少的线路改造就可以顺利安装设备。

  安全性:

  公交车是一个流动的社交场合,成员流动性强、结构复杂,不排除存在人为破坏的可能性,所以采用前中控台安装方式可以直接在司机的视线范围之内,降低人为损坏破坏的概率。

  所以综合上述考虑,建议采用公交车内部前中控台安装方式,更符合整体系统要求。

  图7大华ITC摄像机安装效果图

  5主要设备选型

  5.1镜头选型

  5.1.1常用CCD 传感器参数

CCD规格

W(单位mm)

H(单位mm)

1/3"

4.8

3.6

1/2"

6.4

4.8

1/1.8”

7.16

5.39

  5.1.2镜头选择依据

  目前我们选用的这款车载摄像机产品传感器类型为1/1.8 CCD ,其靶面宽度为7.16mm。

  车牌横向宽度为440MM,在300万像素高清视频图像中的,根据实际测试情况,要求成像范围在140像素(近端)至100像素(远端)范围之内;因为近端若大于140像素时车牌所占比例过大,将导致车辆特征信息拍摄不全面;而小于100像素之后则会造成远处车辆牌照识别率降低。

  现分别就最近最远端计算出车牌在300W像素摄像机中成像宽度W为:

  w(最远端)=100/2048*7.16=0.35mm

  w(最近端)=140/2048*7.16=0.49mm

  结合镜头焦距f、镜头与实物直接距离L、CCD成像尺寸w、物体宽度W之间关系,采用12mm和16mm两种镜头,能够识别的车辆最远及最近距离分别为:

  12MM镜头:最近识别距离:L=440MM* 12MM/0.49MM/1000MM=10.8米

  12MM镜头:最远识别距离:L=440MM* 12MM/0.35MM/1000MM=15.1米;

  16MM镜头:最近识别距离:L=440MM* 16MM/0.49/1000MM=14.4米;

  16MM镜头:最远识别距离:L=440MM* 16MM/0.35/1000MM=20.1米;

  12MM镜头最佳识别范围为15.1-10.8=4.3米;16MM镜头的最佳识别范围为20.1-14.4=5.7米,结合实际应用场景及测试情况,选用12mm和16mm焦距镜头比较合适。

  5.2设备选型

  本方案采用设备为浙江大华的300W智能高清ITC摄像机和车载管理平台

  DH-ITC302-BU1A

  车载管理平台一体机DSS-M700

  配置清单:

设备名称

设备型号

物料号

大华300W智能高清ITC摄像机

DH-ITC302-BU1A(标配12mm镜头)

1.0.01.09.10344

车载管理平台一体机DSS-M700

DH-DSS-M700-16-D

1.0.01.13.10004