电子警察概述

发布时间：2011-07-19 点击次数：1062 智能交通网

1、概述

随着城市道路监控技术和ITS智能交通技术的发展和融合，“电子警察”已经成为缓解交通紧张、降低交通事故和隐患体现科技强警的一项重要举措。电子警察执法处罚系统具有高技术含量，可以对“超速、逆行、闯红灯、禁停、压黄线、抢占公交车道等一系列违章现象进行准确、稳定、自动、全天候的监控、执法和处罚。电子警察的出现可以大大缓解因违章行为导致交通事故增加与警力少和警务人员劳动强度大的矛盾，有效抑制的由于人为违章引起的交通事故。电子警察在国内一些大中城市经过近几年的广泛应用，技术已经很成熟，由早期单一的闯红灯抓拍演变为多项违章内容及车流量、 排队长度、等待时间、 车道占有率、平均速度等交通信息统计分析的监控系统。

“电子警察”系统是运用先进的电子、计算机、图像处理、网络通信和数据库等技术手段来监测交通路口的机动车及其驾驶员并记录违法行为的电子设备，其核心是自动 监测和记录机动车及其驾驶人的违法行为过程，并能为交通管理部门提供有效的执法证据，是应用非常广泛的违法监测记录系统。 2、电子警察分类

从实现功能的角度，电子警察可以分为闯红灯违章抓拍系统、电子卡口系统、超速检测系统。 （1）闯红灯违章抓拍系统

闯红灯违章抓拍系统一般是在红路灯路口后方，用于抓拍闯红灯时的车辆尾部（包括车牌、车型、车辆颜色） 它的触发原理为当前车道为红灯时，当车辆通过停车线前后两个线圈后开始抓拍； 有些地方采用视频检测触发方式的，视频检测是在摄像机画面上停车线位置画出两条检测区域，当有车辆通过同时该车道为红灯时抓拍。线圈触发式闯红灯违章抓拍系统原理图如下所示：

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图一、闯红灯违章抓拍系统原理图

闯红灯违章抓拍系统对闯红灯车辆共抓拍三张彩色照片。 第一幅：红灯时间，车辆抵达停车线的照片。 第二副：红灯时间，车辆越过停车线的违章过程，显示违法车辆的车牌号码，车型，颜色等有关信息的照片。 第三幅：违法车辆闯过停车线的全景照片，显示违法现场周边环境和对面红灯信号灯的照片。闯红灯违章抓拍系统结构图如下所示：

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图二、闯红灯抓拍系统原理图

（2）电子卡口系统

电子卡口系统一般在城市主干道及各区的分界处，用于抓拍过往车辆的前部（包括车牌、车型、车辆颜色、驾驶员、前排乘客） 。卡口系统能做车牌自动识别，可实时识别出车牌，在查询车辆时只需要输入车牌号即可查出该车再什么时间通过什么路口前排有什么人，可提供黑名单功能，如果在黑名单的车辆通过某路口，系统会自动报警；此种一般不做违章抓拍，主要是为记录过往车辆及前排乘客，为肇事逃逸或查找被通缉车辆及人员留下证据。

卡口的触发方式有三种：线圈式、视频检测、雷达检测，前两种与闯红灯违章抓拍系统类似，后面雷达检测的话电子狗能检测到，如果遇到雷达检测的卡口一般也会开启超速抓拍的。 卡口的外形一般为采用龙门架式安装，每车道一个摄像机（标清）2车道一个摄像机（高清），摄像机方向为车辆行驶的对向，同时卡口系统会在晚上自动打开补光灯。

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图三、电子卡口系统

（3）超速检测系统

超速检测系统一般设置在城市快速道和高速路上，这个东西安装隐蔽，上面介绍的闯红灯抓拍和卡口，都可升级为超速抓拍，但是一般电子狗都能检测到，因为目前法律认可的只有雷达测速，线圈测速和视频检测测速有非常大的误差。

图四、超速检测系统原理图

（4）移动电子警察

移动电子警察对行驶车辆的违章超速、违章停车、压黄线、违章掉头、长期占用车道、闯红灯等各种违章行为进行录像、抓拍，可为执法人员处理违章提供执法依据；还可为法院裁决交通警察和司机的纠纷，提供确凿证据。该系统具有测速精度高、不受气候影响、可对各种违章行为进行灵活录像、抓拍的车载式“移动电子警察”。 违章信息可直接保存在笔记本电脑上，还可以移植到违章记录数据库内，该设备还留有标准的通信接口，在无线通信网络畅通的情况下，将违章图像实时传送至卡口或收费处，在卡口或高速公路收费站出口处对违章车辆进行实时查处。

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图五、移动电子警务车

3、车辆检测技术

电子警察检测方式有多种，目前市场上主要使用两种，一是使用环形线圈检测方式，另一种是基于图像分析的视频检测方式。

环形线圈检测方式检测精度高，可靠性高，而且价格低，设计良好的检测方案检测精度可以到达99％，但需要路面施工。目前线圈检测仍然是主流方案。

随着电子技术的发展，大规模、超大规模集成电路的发展，功能强大的数字处理芯片的出现，车辆视频检测技术取得突破并发展的相当成熟。与线圈检测技术相比所具有的优越性和高性价比已渐渐得到业内人士的公认，代表了未来车辆检测领域的发展和应用方向。

视频检测的主要缺点是环境适应能力较弱，不同气候、光照条件下，工作效果差别很大。应该说，视频检测作为全天候运行还 不够实用。 视频车辆检测器的主要优势：

（1）采用全景摄像机作为视频传感器，它无需切割破坏路面，乃至铺设很长的线圈馈线电缆，最大程度的缩短了封闭道路的时间。另外，视频虚拟线圈的位置可以根据需要任意放置，而感应线圈安装在一个位置后就不能根据路况的变化而任意移动，否则重复切割路面会严重影响道路的使用寿命。

（2）视频虚拟线圈的位置摆放可以根据路况任意调整，其线圈功能属性也可以根据需要进行设置，如：存在、延时、延迟、脉冲和计数。选用不同属性的线圈可以实现不同的控制需求，每路视频图像可以设置多个这样的虚拟线圈。 （3）感应线圈的寿命大约在2－5年（根据交通量及路面温度而定）,而视频检测器的使用寿命要超过10年。 （4）采用了数字信号处理技术（DSP）和先进算法，视频检测能够面对路面反光、车辆阴影、恶劣气候及各种光照条件的挑战，它都能够精确、可靠检测数据，真正实现全天候的检测控制。

图六、电子警察视频检测方式

4、车牌识别技术

车牌识别作为交通监控的核心技术，应用在多项子系统中，如闯红灯监测系统、超速监测系统、逆行监测系统、禁行监测系统、公交车道监测系统、非机动车道行车监测系统、压双黄线监测系统、紧急停车带行车监测系统、移动式车辆稽查系统等等。智能化多媒体网络车牌识别系统广泛应用在过往车辆自动登记、验证，公路收费，车辆安全核查，小区、停车场管理等方面。

系统采用视频实时触发方式进行检测抓拍，能够自动侦测、准确识别及验证行驶或停泊中车辆的整车车牌号码。

可对已抓拍图像与数据库资料及时进行比对，当发现应拦截车辆时，系统能在本地机和中心机上及时报警。系统采用先进的模糊图像处理技术，通过程序能很好的实现对于车牌的整体倾斜、车牌的文字倾斜、车牌的污损和模糊等的处理，将人眼都很难辨别的车牌号识别出来。

车牌识别的流程可分为车牌定位、车牌预处理、字符分割和字符识别四个步骤。

图七、车牌识别流程

车牌识别技术实现功能及技术特点：

（1）准确识别不同地区及各种类型的车牌号码。 （2）采用图像自动触发方式，不需要其他外在触发机制。 （3）自动完成车辆记数，车流量统计。

（4）对已抓拍图像能与数据库资料及时进行比对，当发现应拦截车辆时，在本地机和中心机上及时。 （5）内置的数据库管理软件能存储、搜索及整理车辆资料，能自动备份数据并完成统计报告。 （6）在网络的环境下实现各地的数据同步，可实时监控前端系统的运行状况。 （7）对运动速度在 180公里/小时以下的汽车车牌进行自动识别。

（8）在良好光照条件下，车牌识别率不低于96%，在阴雨天、夜间人工光照条件下，车牌识别率不低于90%。 （9）系统能够识别的车牌类型包括：普通民用汽车车牌、军用汽车车牌（含武警车牌）、警用汽车车牌 （10）系统能够识别车辆类型，绘制出车辆的三维图像。

（11）抓拍图像的时间小于 0.03秒，识别图像的时间小于0.2秒。 （12）系统适应全天候条件下工作。 5、电子警察摄像机技术对比 （1）光学相机的电子警察

优点：系统简单可靠、维护量小、成本低、寿命长、车牌照片比较清晰、控制单元简单、采用电子闪光灯补光夜间照片效果好、一台相机可抓拍多车道。

缺点：照片采用胶卷形式，照片数量少，人工换胶卷工作量大，胶卷、照片需要冲洗，后期成本高，照片无法传输。不能连续抓拍。

（2）视频摄像机的电子警察

优点： 基于工业监视摄像机的电子警察方案，由于使用的是工业级摄像机，在恶劣环境下的可靠性、稳定性不存

在问题，选择好的摄像机设备，可以稳定、可靠地运行数年而不出问题。摄像机可连续抓拍，系统由工控机（或嵌入式计算机）+图像卡+I/O卡组成，照片可以传输，加牌照识别软件后可自动识别车牌号码。

缺点： 摄像机存在分辨率低；由于制式的原因，普通监视摄像机的分辨率最高为768 x 576，实际有效像素只有30万左右，与数码相机相差很远，使得在实际应用时，需要多部摄像机同时使用，其中一部摄像机负责拍摄包含违章证据的全景图片，其他摄像机拍摄不同车道的违章车辆牌照图片，共同构成车辆违章证据。这种案使设备成本较高，且执法证据效果差，不具说服力；强阳光下无法辩认红灯，证据说服力不强；采用LED灯补光，夜间照片效果差，无效照片多。系统由多台摄像机组成，每一车道用一台摄像机拍摄车牌，全景可共用一台摄像机，不能在一张照片中反映闯红灯的三要素，（即车牌号、停车线、红灯信号），由于摄像机的原因，不能获得高清照片，无法看清红灯是该系统的致命问题；系统复杂、可靠性差，维护量大、成本高、寿命短、安装调试难，视频电子警察都存在路口工控机或嵌入式计算机的高温死机等现象。

图八、各种电子警察比较图

（3）数码相机的电子警察

优点： 照片像素高（400-1000万）、照片清晰、采用电子闪光灯补光夜间照片效果好、一台相机可抓拍多车道、成本低、能在一张照片中最佳的反映闯红灯的三要素，红灯、车牌、停车线清晰可辩、证据说服力强；传输方便，照片既可路口下载，也可有线或无线传输，采用定焦数码相机方案能很好的适应新的电子警察要求，是物美价廉的方案，说服力强；主流厂家采用嵌入式计算机控制，Linux操作系统运行稳定，在路口高温、高湿、机械震动的条件下，系统稳定性及可靠性较好。

缺点： 在电子警察设备中使用的数码相机都是普通的民用数码相机，并不是为电子警察设备而专门研制的。民用数码相机不适用于恶劣环境中的连续工作，可靠性、稳定性都差；数码相机的通讯协议是不公开的， 电子警察的设备

制造商无法根据自己的设计对数码相机进行相应的控制，比如光圈、焦距等基本参数无法根据现场实际情况进行软件设置，对现场适应性差；拍摄等操作基本无法用软件控制，需要对相机作大量的改造工作，要改造相机，引出快门线、聚焦线来拍摄照片，但相机人为改造后，对其可靠性也有很大的影响；电子闪光灯的寿命没有LED补光灯长，需用经常更换，同时，闪光灯充电时间长，拍摄第二张照片时闪光灯不能闪光；普通数码相机抓拍时滞很大，对拍摄运动物体也存在困难。快门时滞长，拍摄的第一张照片上的车辆已经冲出停车线很长一段距离。 （4）视频+数码的电子警察

优点：克服了视频电子警察及数码电子警察的缺点，即视频电子警察看不清红灯，数码电子警察难于连续抓拍，它是用摄像机抓拍闯红灯的过程（2-3张照片），用数码相机抓拍三要素照片（1张照片），然后组合而成一组照片（3-4张）。但是，随着数码相机的自身发展，带有连续抓拍功能的数码相机已经到处可见，视频+数码的电子警察已经无优势可谈，它是一个过渡性产品。

缺点：系统更加复杂，可靠性差，维护量大、成本高、寿命短、安装调试难，也存在路口工控机或嵌入式计算机的高温死机等现象。

（5）高清网络摄像机电子警察

优点：网络摄像机内置一个嵌入式芯片，采用嵌入式实时操作系统。网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，其中九鼎集团网络摄像机产品是比较权威的代表之一。摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器。网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。

缺点：价格高，可靠性、稳定性还要进一步提高，产品在使用过程中也发现不少问题，产家正在针对电子警察的实际需求改进产品设计。（作者 郭华真）