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智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 1 智能交通智能交通 —— 高清卡口及其应用方案高清卡口及其应用方案 上海锐势机器视觉科技有限公司 版本号：1.01（2012 年 01 月 18 日） Tel: 021-55661685 智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 2 1 智能交通概述智能交通概述 随着经济的发展和社会的进步， 人们拥有的现代化交通工具数量日益增多， 这使得城市 交通面临着巨大的压力与挑战交通基础设施增速相对较慢、执法人员不足、执法设备智能 化水平低等因素使得道路拥堵、能源消耗、城市交通安全等问题日益突出智能化的交通系 统(Intelligent Transportation System， 简称 ITS)是上述问题的最佳解决方案， 同时也是未来 交通管理的发展方向 智能交通系统将先进的信息处理技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、自动控制技 术及计算机技术等有机地结合起来， 合理地运用于交通管理领域， 从而可以对路面交通进行 实时、准确、高效的调度，对于减少交通负荷、节能减排、提高运输效率有着非比寻常的重 要意义。

2 高清卡口高清卡口 作为智能交通系统中的重要应用之一，高清卡口在疏导交通、防范交通事故、维持社会 治安、打击违法犯罪等方面起着不可替代的作用 交通卡口系统应用高清（百万像素以上）相机对所辖区路段的机动车道、非机动车道进 行全天候的实时监控，并记录相关的图像数据前端（现场）处理系统需要对相机拍摄的图 像数据进行分析，从中获取车辆的通过时间、地点、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车身 颜色等数据信息 并将信息通过网络汇聚到卡口系统控制中心的数据库中， 中心可对接收到 的数据进行数据存储、查询、比对等处理，当发现违规、肇事逃逸或可疑车辆时，系统可以 自动向拦截系统及相关人员发出告警信号 3 传统的卡口应用方案传统的卡口应用方案 传统卡口型应用的现场方案一般表现为：以 PC 工控机作为现场的核心部件，图像采集 单元采用传统的工业级相机和数据采集卡或者 IP 相机，以地感线圈和测速雷达等外部设备 作为系统的传感器感知车辆通过状态 由工控机来控制系统的全部相关外设， 再辅以高强度 气体补光灯作为夜间拍摄的辅助照明传统卡口型应用的前端系统结构图如图 1 所示： 智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 3 RadarRCameraFlashLightPCLoops图图 1 传统型卡口应用的前端系统结构图传统型卡口应用的前端系统结构图 可见，传统交通卡口应用的现场系统结构复杂，必须以 PC 工控机为系统控制核心，地 感线圈和测速雷达等外部设备必须连接到工控机上进行实时数据交换， 同时对于现场图像数 据的采集、处理、识别、分析、压缩、上传等操作也都是由 PC 工控机负责完成。

随着对卡 口前端系统的功能以及智能化程度的需求越来越高， 作为传统卡口系统核心部件的 PC 工控 机必须具备越来越强大的计算能力但众所周知，PC 计算能力的增加必定会导致系统功耗 变得更大、成本更加高昂、可靠性难以保证的同时系统的维护量也会随之攀升因此以 PC 工控机为核心的卡口系统应用方案已经变成了制约交通卡口智能化发展的瓶颈 4 基于智能相机的卡口应用方案基于智能相机的卡口应用方案 智能相机智能相机(Smart Camera)是一种高度集成化的小型计算机机器视觉系统它将图像采 集、分析处理与通信功能集成在相机内部，从而为功能复杂、模块化划分和高可靠性要求的 视觉成像领域提供了易于实现的解决方案 由于应用了高性能的嵌入式处理器平台， 智能相 机在拥有了强大计算能力的同时也获得了超低的系统功耗 此外， 智能相机还具备开放性的 操作系统， 可以任意运行由第三方软件供应商提供的应用软件， 或者运行由用户二次开发的 嵌入式应用程序以满足不同的应用需求 智能相机在拥有上述特点的同时还具备丰富的外设接口——可编程 I/O、RS232、 RS485、电源同步接口、光电隔离 I/O、补光灯输出接口等，因此传统的交通卡口应用中使 用的外部设备（如补光灯、线圈、测速雷达等）都可以连接到智能相机的相应接口上，由相 机进行直接控制。

卡口系统工作时，智能相机可以根据内部嵌入的控制逻辑，结合外部的信 号（车检器线圈、雷达数据）对过往车辆进行拍照除了完美兼容传统交通卡口的外设接口 之外，智能相机内部还可嵌入复杂、智能的视频分析算法：卡口系统在工作时，通过智能相智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 4 机内部运行的视频分析程序对过往车辆进行自动分析、 拍摄， 然后将对拍摄的图像在相机内 部进行自动识别（如车牌号码、车身颜色、车标、车型、黑车比对等） ，最终将图像数据压 缩成 JPEG 图片，附带识别信息结果通过网络上传至中心端因此，智能相机依靠性能强 大的嵌入式应用软件，可以使系统减少对外部硬件设备的依赖性所以，以智能相机为系统 核心的交通卡口现场应用方案最终可以精简为只有智能相机和补光设备 除此之外，以智能相机为核心的交通卡口应用还具备传统 PC 架构无法比拟实时性例 如做视频检测型卡口应用，如果使用以 PC 工控机为系统核心的应用方案，则系统在工作时 通常必须要经过以下几个步骤： 1. 现场相机对采集到的图像数据先进行 JPEG、MPEG4 或 H.264 等格式的压缩 2. 相机通过网络将压缩好的数据传输给 PC 工控机。

3. PC 对接收到的图像数据进行解压缩，然后才能进行数据分析 4. 分析完毕后，如果发生车辆通过事件，PC 再通过网络使用 TCP/IP 协议发送抓拍 命令，控制相机进行特征图片的采集 但如果采用智能相机方案，相机可在内部对采集到的图像原始数据直接进行算法分析， 根据具体的情况直接进行判断是否抓拍， 这就避免了传统卡口系统在图像压缩、 网络传输不 确定性的延时以及图像在 PC 解压缩所消耗的时间，从而使系统的实时性得到了保证，极大 地降低了系统漏拍率 因此从各方面来说， 智能相机都是智能交通前端系统的完美解决方案 智能相机的应用 可以使交通卡口系统摆脱成本高昂、较大高维护、低可靠性的 PC 工控机，同时智能相机较 低的功耗也使常年不间断运转交通卡口系统变得更加节能、环保 5 ROSEEK 智能相机的特点智能相机的特点 EagleEye 系列智能相机是 ROSEEK 公司为智能交通领域量身打造的高科技产品该 系列产品内部集成了高清百万级像素逐行扫描彩色 CCD、大规模 FPGA、高速 DSP 处理器 以及高质量 H.264 视频流编码芯片，其主打产品——EagleEye3 系列智能相机的硬件结构 如图 2 中所示： SensorCDSPGA14-bit ADCFPGAH DriverV DiverH.264 EncoderFlashDDR2 RAMDC-Iris32-bit DSP TMS320DM648EthernetDigaital IO ISO_IN/OUT±RS232,RS485SDHC CardPower Subsystem图图 2 ROSEEK EagleEye3 系列智能相机硬件结构图系列智能相机硬件结构图 智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 5 EagleEye3 系列高清智能相机具备以下特点： 1. 传感器种类丰富，相机集成业内高端逐行扫描彩色 CCD 传感器，产品涵盖 200/400/500/800 万像素。

2. 使用高性能、工业级的嵌入式 DSP 处理器，具备强大的图形图像数据处理能力的 同时亦保证系统的稳定性（相机工作温度范围为-40°C 至+80°C）和超低的系统功 耗（整机功耗不超过 10W） 3. 丰富的硬件接口资源，EagleEye3 系列智能相机具备多路可编程 I/O、RS232、 RS485、光电隔离 I/O 等，为各种 ITS 应用方案提供匹配的接口 4. 高度开放的系统平台，为用户提供模块化封装的嵌入式开发 Demo 程序、详尽的 技术文档和功能强大、种类丰富的 API，方便用户进行快速的二次开发，缩短用户 的系统设计周期 5. 高清晰度的图像，EagleEye3 系列智能相机具备强大的硬件 ISP 模块，为高质量 的图像获取提供了保证， 从而可以提高用户或第三方软件供应商嵌入的图像识别算 法的准确性EagleEye3、EagleEye5 系列还采用了高端的 H.264 视频流压缩芯 片，在提供高清抓拍 JPEG 图片的同时还可提供高清的 H.264 视频 6. 众多的软件支持，EagleEye3 系列智能相机具备强大的第三方软件供应商（北京 文安、昆明利普、上海泓鎏、香港亚视等业内顶级算法供应商） ，可为广大用户提 供满足个性化需求的高质量系统级解决方案。

EagleEye3系列智能相机的控制核心是TI公司的TMS320DM648定点型DSP处理器 该处理器具有极强的数据计算能力（主频 900MHz、512K L2Cache、双数据总线） ，并且 DSP 内部运行了实时操作系统内核——DSP/BIOS，使 EagleEye3 系列智能相机具有较高 的系统调度能力和执行效率此外，DM648 还集成了网络通信接口，支持 TCP/IP、UDP、 HTTP 等多种网络协议，方便用户进行网络数据通信DM648 作为智能相机系统的 CPU， 完全对用户开放用户可以在该处理器平台上通过标准 C 语言编程来实现相机和系统外设 的控制逻辑以及复杂的图像处理算法 为了简化用户开发， ROSEEK 将 DSP 系统底层的全 部硬件驱动进行了封装，并且向用户提供大量功能丰富且适用于 ITS 领域的控制 API除此 之外， 还向用户提供模块化编写的 DSP Demo 程序， 使用户在不需要了解 DSP 系统开发方 法的前提下即可结合 DSP Demo 程序以及各种详尽文档轻松完对智能相机系统的二次开 发 EalgeEye3 系列智能相机强大的计算能力足以让用户将视频检测、号牌识别、车身颜 色识别、车标识别、黑车比对甚至视频测速等功能复杂、计算量要求极高的应用程序全部嵌 入到相机内部，极大程度的提高交通卡口的智能化程度和前端系统集成度。

EagleEye3 系 列智能相机还具备独立的高端 H.264 视频压缩芯片，相机在可以提供如图 3(图像数据由上 海泓鎏智能科技有限公司友情提供)中所示高质量静态图像的同时，还可提供高清 H.264 动 态视频以供用户实时了解路面信息 EagleEye3 系列智能相机的在智能交通领域里的应用极大地提高了前端系统的集成度， 智能化程度以及可靠性，使路面交通卡口更加符合分布式控制系统（DCS）的理念 智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 6 图图 3 ROSEEK 智能相机卡口应用图片智能相机卡口应用图片 6 交通卡口应用的发展趋势交通卡口应用的发展趋势 随着高清卡口技术的发展、前端系统智能化程度的提高，高清卡口不但能够及时准确地 记录经过卡口的目标信息、 掌握出入辖区的车辆流量状态、 为交管中心提供路面实时图像信 息，还可为市民的出行提供实时准确的路况信息共享以提高出行效率此外，未来的高清卡智能交通应用—高清卡口及应用方案白皮书 （版本 1.01） 7 口还能够清晰地呈现、识别过往车辆特征、人员的面部细节等信息，为交通违章稽查、交通 肇事逃逸、 盗抢机动车辆等案件的及时侦破乃至反恐行动提供强有力的技术保障， 同时还可 对犯罪分子起到极大的震。