現(xiàn)代電子警察前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王志杉

摘 要：文章主要介紹了在當(dāng)前電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支持下的電子警察系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)方案。以Visual C++ 6.0作為開發(fā)環(huán)境，通過WindowsAPI實(shí)現(xiàn)整個(gè)電子警察系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。通過現(xiàn)代化的電子警察系統(tǒng)對(duì)十字路口違章行為進(jìn)行實(shí)時(shí)抓拍、監(jiān)控，根據(jù)車輛跟蹤刻畫的行駛軌跡與車道屬性、信號(hào)燈狀態(tài)（紅、黃、綠）相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)分車道、多相位的交通違法辨識(shí)，并控制相機(jī)將違章行為抓拍下來，包括車牌號(hào)、車身及車牌顏色等，并將相關(guān)照片、信息進(jìn)行上傳，這是現(xiàn)代化電子警察系統(tǒng)的主要任務(wù)。而在實(shí)際的應(yīng)用中，該系統(tǒng)取得了良好的效果，以此證明該系統(tǒng)具有可推廣性。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)設(shè)計(jì)；電子警察；功能；抓拍；違章

引言

城市的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步使得人們的生活條件有了巨大的改善，城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加速以及城市人口的的急劇增加導(dǎo)致了城市交通環(huán)境的改變，機(jī)動(dòng)車流量的增加加重了城市交通壓力，使得交通管理壓力劇增。很多駕駛員自身交通法律意識(shí)淡薄，為了快速到達(dá)目的地經(jīng)常無視交通管理秩序，闖紅燈，尤其在夜間，交警下班后，該類問題顯得尤為嚴(yán)重。

而電子警察抓拍系統(tǒng)針對(duì)此類違章行為的管理提供了便利且嚴(yán)格的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)管，通過提供精確的圖像證據(jù)，為交通執(zhí)法提供了更加方便的條件，不但提高了交通管理工作的效率，也降低了管理成本，提高了交通管理的安全性。通過在需要的地段設(shè)置系統(tǒng)設(shè)備，進(jìn)行自動(dòng)化的監(jiān)控，不但降低了交通管理人員的數(shù)量，減輕了管理工作強(qiáng)度，還實(shí)現(xiàn)了城市交通的實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化、智能化的抓拍監(jiān)控，是現(xiàn)代交通智能管理的主要技術(shù)發(fā)展方向。

1 系統(tǒng)功能分析

前端子系統(tǒng)包括終端服務(wù)器、一體化電警抓拍單元（含車牌補(bǔ)光燈）、環(huán)境補(bǔ)光燈（小角度頻閃LED燈）、信號(hào)燈檢測(cè)器、交換機(jī)、光纖收發(fā)器及桿件等相關(guān)組件。

（1）一體化電警抓拍單元：采用500萬像素一體化智能高清攝像機(jī)，在內(nèi)置車牌補(bǔ)光燈和外置環(huán)境補(bǔ)光燈的配合下，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)。（2）終端服務(wù)器：完成電警抓拍圖片的合成處理，同時(shí)還支持前端數(shù)據(jù)備份存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)上傳。（3）環(huán)境補(bǔ)光燈：選用LED燈作為光源，主要用以環(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，燈光亮度符合國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人眼無刺激。具有良好的防水、防塵功能，能長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)室外工作環(huán)境。（4）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)送給一體化電警抓拍單元。單臺(tái)信號(hào)燈檢測(cè)器最大可以支持16路紅燈信號(hào)接入。多相位紅燈信號(hào)接口，可根據(jù)不同車道設(shè)置紅燈信號(hào)和組合紅燈信號(hào)。

2 抓拍檢測(cè)流程

2.1 檢測(cè)方法的選擇

針對(duì)機(jī)動(dòng)車違章現(xiàn)象的自動(dòng)化抓拍，需要以車輛檢測(cè)的準(zhǔn)確率為基礎(chǔ)。目前可以利用的車輛檢測(cè)方式有很多種，常用檢測(cè)方式有激光、視頻、地感線圈以及雷達(dá)等方式。

通過對(duì)各種檢測(cè)方式進(jìn)行比較，在實(shí)際的應(yīng)用中激光檢測(cè)在精度上相對(duì)較高，但是所使用的設(shè)備成本也相對(duì)較高，因而在我國(guó)的推廣較為困難；而雷達(dá)檢測(cè)方式相對(duì)使用范圍較廣，使用較多，主要應(yīng)用范圍為車輛的測(cè)速。而線圈檢測(cè)的方式技術(shù)相對(duì)較為成熟，投入成本相對(duì)較低，主要原理是車輛經(jīng)過線圈時(shí)會(huì)引起線圈磁感應(yīng)發(fā)生變化，從而達(dá)到檢測(cè)目的，并且該種方式受到環(huán)境的影響相對(duì)較小。而線圈的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，基本同道路的使用壽命接近，但是該種方式安裝不方便，需要進(jìn)行路面的切割。視頻檢測(cè)器具有采集信息量大，準(zhǔn)確，直觀可靠、安裝調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)需要靈活設(shè)置檢測(cè)區(qū)域，還可提供現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像，便于管理。目前，大部分城市均采用視頻檢測(cè)方式。

2.2 相機(jī)的選擇

在該系統(tǒng)中不再使用USB相機(jī)而是使用網(wǎng)絡(luò)相機(jī)，首先該類相機(jī)的接口更為堅(jiān)固，不會(huì)同USB相機(jī)一樣受到震動(dòng)容易發(fā)生松動(dòng)。另外該類相機(jī)全天候工作，若遇到外界環(huán)境影響而出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象后通過控制電源的方式便可重啟。

2.3 抓拍原理和抓拍流程

當(dāng)一體化電警抓拍單元檢測(cè)到有目標(biāo)進(jìn)入停車線內(nèi)的視頻檢測(cè)區(qū)域時(shí)，立即對(duì)檢測(cè)的目標(biāo)進(jìn)行車牌識(shí)別，若能識(shí)別到車牌，則將該圖片作為第一張闖紅燈圖片保存，若識(shí)別不到車牌，系統(tǒng)會(huì)在車輛到達(dá)觸發(fā)線1（壓在停止線）位置進(jìn)行車牌識(shí)別并抓拍。對(duì)于在觸發(fā)線1（壓在停止線）位置抓拍的圖片，如果能夠識(shí)別到車牌，則將該圖片并作為第一張闖紅燈違法圖片保存并建立違法行為ID號(hào)，若識(shí)別不到車牌，則將該圖片作為卡口圖片保存。當(dāng)一體化電警抓拍單元檢測(cè)到紅燈期間該車輛離開觸發(fā)線1時(shí)（已越過停止線），系統(tǒng)采集第二張闖紅燈圖片，并將抓拍的圖片連同紅燈開啟時(shí)間、該輛車違法時(shí)間、路口名稱、車道號(hào)等信息用同一個(gè)ID號(hào)存儲(chǔ)在終端服務(wù)器的硬盤內(nèi)。當(dāng)一體化電警抓拍單元檢測(cè)到紅燈期間該車輛離開觸發(fā)線2時(shí)（已越過停止線），系統(tǒng)采集第三張闖紅燈圖片。這樣將形成一組完整的車輛闖紅燈違法圖片記錄，并在終端服務(wù)器內(nèi)合成一張高清照片。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 基本功能模塊的設(shè)計(jì)

在電子警察系統(tǒng)中，最基本的功能構(gòu)架主要通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成，通過各個(gè)路口的控制系統(tǒng)收集監(jiān)管信息，繼而通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，其主要的軟件工作流程主要包括以下幾方面：

（1）系統(tǒng)的初始化：包括對(duì)路口參數(shù)的配置以及設(shè)備進(jìn)行初始化。設(shè)備的初始化主要內(nèi)容包括對(duì)軟件的開放進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)相機(jī)的IP來源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以此控制相機(jī)的連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的啟動(dòng)、斷開的有效控制；依照后臺(tái)的IP地址進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，因此方便數(shù)據(jù)的獲取。而參數(shù)的配置主要包括相機(jī)拍攝參數(shù)的設(shè)置，例如白平衡的設(shè)置以及焦距的設(shè)置等，另外還需要設(shè)置相機(jī)的拍攝方向以及相機(jī)的名稱。并對(duì)路口的最大限速進(jìn)行設(shè)置。（2）信號(hào)的接收：主要是對(duì)交通信號(hào)燈信號(hào)的接收以及線圈信號(hào)的接收，該功能主要通過計(jì)算機(jī)串口來實(shí)現(xiàn)。而這里針對(duì)串口信號(hào)的監(jiān)聽主要采用了回調(diào)函數(shù)的方式，以此降低軟件運(yùn)行成本。（3）違章車輛的抓拍：通過對(duì)相機(jī)的控制將違章車輛的違章狀態(tài)抓拍下來。在進(jìn)行拍攝時(shí)需要注意，若相機(jī)的反映過程過長(zhǎng)以及相機(jī)死機(jī)都會(huì)導(dǎo)致圖片拍攝不成功，而不正確的參數(shù)設(shè)置會(huì)致使圖片模糊無法使用，若圖片傳輸過程中出現(xiàn)問題，那么也會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失和損壞，這些問題都應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中予以考量。相機(jī)反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)：這里主要從相機(jī)自帶的SDK包來處理，通過分析哪段時(shí)間開銷最大來對(duì)程序做相應(yīng)的調(diào)整，相機(jī)的拍攝函數(shù)不能完全按照相機(jī)例程來做，重新構(gòu)造了拍攝函數(shù)。相機(jī)運(yùn)行時(shí)死機(jī)：在軟件中設(shè)置了對(duì)應(yīng)的監(jiān)聽線程，通過時(shí)鐘函數(shù)來時(shí)刻監(jiān)聽相機(jī)的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)相機(jī)無反應(yīng)后可以斷開重連，重連再無反應(yīng)即可重啟設(shè)備并記錄在案。相機(jī)拍攝圖片丟失：這里利用的STL中容器的知識(shí)，拍攝的每一張圖片都對(duì)應(yīng)有臨時(shí)的編號(hào)，檢測(cè)到編號(hào)不對(duì)及重新處理圖片。（4）圖像處理任務(wù)以及圖像存儲(chǔ)任務(wù)：在抓拍到畫面后自動(dòng)對(duì)圖片進(jìn)行處理，并即使的保存，通過GDI函數(shù)對(duì)照片進(jìn)行處理以及添加標(biāo)題。（5）通訊任務(wù)：主要同后臺(tái)監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊以及數(shù)據(jù)的傳輸交互，通過交換機(jī)或光纖收發(fā)器實(shí)現(xiàn)。

3.2 子系統(tǒng)功能模塊的擴(kuò)展設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在產(chǎn)品級(jí)的實(shí)現(xiàn)中還有許多可以擴(kuò)展的功能：（1）系統(tǒng)具有自檢功能，不死機(jī)，斷電自啟動(dòng)。使用WindowsAPI函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的斷電自啟動(dòng)功能。（2）識(shí)別車牌功能：在進(jìn)行車輛圖片的抓拍中，能夠自動(dòng)的識(shí)別并記錄車輛車牌號(hào)。只需將圖片識(shí)別系統(tǒng)嵌入到軟件中，依照實(shí)際的需要進(jìn)行車牌識(shí)別功能的設(shè)置以及警報(bào)功能即可。（3）流量統(tǒng)計(jì)功能：該功能能夠?qū)δ骋粫r(shí)段中路口車輛通過狀況進(jìn)行記錄。在軟件中嵌入辦公軟件模塊，自動(dòng)生成word文檔和excel文檔來保存記錄。

4 結(jié)束語

文章主要針對(duì)當(dāng)前電子警察系統(tǒng)的設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行了介紹，并相應(yīng)的分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在車輛違章抓拍上通過視頻監(jiān)測(cè)的方式予以實(shí)現(xiàn)，不但能夠保證違法照片的有效性可靠性，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳遞，因此這種方式已經(jīng)開始在城市交通監(jiān)察系統(tǒng)中予以推廣，并取得了較為良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

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