非標(biāo)車牌車輛智能檢索系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

王磊 段娜

摘要：近年來，我國非標(biāo)車牌車輛持有量增長(zhǎng)迅速，不斷增大的城市交通壓力使得人們對(duì)于非標(biāo)車的需求越來越迫切。隨之而來的是繁重的日常管理工作以及與日俱增的非標(biāo)車偷盜案件。由于無法對(duì)非標(biāo)車牌車輛進(jìn)行車牌識(shí)別，對(duì)于這類車輛的跟蹤抓捕、監(jiān)管幾乎只能依靠人力，效率不高且很難真正找到對(duì)應(yīng)目標(biāo)。該文分析并設(shè)計(jì)的非標(biāo)車智能檢索系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)只要是監(jiān)控系統(tǒng)捕捉到的非標(biāo)車目標(biāo)既可以進(jìn)行文本檢索又能進(jìn)行特定目標(biāo)的圖像檢索，大大地提高了對(duì)非標(biāo)車牌車輛的檢索效率和管控能力，提升公安工作科學(xué)化水平。

關(guān)鍵詞：非標(biāo)車；深度學(xué)習(xí)；圖像分析；智能檢索

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）10-0167-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 背景

近年來，隨著國民收入水平的提高，非標(biāo)車保有量迅猛增長(zhǎng)，交通壓力不斷增大，非機(jī)動(dòng)車尤其是電動(dòng)車以其良好的便利性和迅捷性近年來呈現(xiàn)出井噴式增長(zhǎng)。在此情況下，如何利用先進(jìn)的科技手段提高城市非機(jī)動(dòng)車管理水平、抑制非機(jī)動(dòng)車違章、打擊偷盜非機(jī)動(dòng)車案件、震懾偷盜分子，提高社會(huì)治安綜合管理水平成了當(dāng)前公安亟待解決的問題。

相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)車牌車輛來說，目前的高清抓拍系統(tǒng)對(duì)于摩托車、電動(dòng)車、三輪車等非標(biāo)車牌車輛的管理和控制相對(duì)顯得薄弱，由于無法對(duì)非標(biāo)車牌車輛進(jìn)行車牌識(shí)別，對(duì)于這類車輛的跟蹤、抓捕幾乎只能依靠人力，效率不高且很難真正找到對(duì)應(yīng)目標(biāo)。近年來不少犯罪分子針對(duì)該薄弱環(huán)節(jié)，利用非標(biāo)車牌車輛引發(fā)的各類案件不斷增加，嚴(yán)重影響了人民群眾的生活和財(cái)產(chǎn)安全，成為社會(huì)安定的一大隱患。為了大大地提高了對(duì)非標(biāo)車牌車輛的檢索效率和管控能力，提升公安工作科學(xué)化水平，建立非標(biāo)車牌車輛智能檢索系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)分析

如圖 1所示，非標(biāo)車牌車輛智能檢索系統(tǒng)可分為三層，從底層到高層依次是接入高清卡口電子警察圖像、視頻圖像的接入層，對(duì)圖像進(jìn)行分析的非標(biāo)車類別描述和特征提取層以及面向用戶的文本和圖像檢索應(yīng)用層。為了徹底解決非標(biāo)車的文本描述和圖像檢索問題，下面對(duì)這三層分別進(jìn)行分析。

首先是數(shù)據(jù)接入層，我們的待分析數(shù)據(jù)有兩大來源，一是卡口-電警的抓拍靜態(tài)圖像；二是監(jiān)控視頻。在整個(gè)數(shù)據(jù)來源上來說，卡口-電警圖片大約占整個(gè)公安監(jiān)控的20%左右；監(jiān)控視頻約占80%。

然后是文本描述和特征提取層， 初步將非標(biāo)車劃分為三輪車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、自行車、摩托車、輕型摩托車和行人等目標(biāo)，并采用了圖像特征計(jì)算和GPU智能比對(duì)等技術(shù)。

最后是文本和圖像檢索應(yīng)用層，針對(duì)治安監(jiān)控和卡口電警圖像的非機(jī)動(dòng)車分類的文本檢索和圖像檢索系統(tǒng)。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

非標(biāo)車智能檢索系統(tǒng)主要包括過車數(shù)據(jù)接入模塊，結(jié)構(gòu)化描述模塊、檢索模塊、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫和solr檢索系統(tǒng)，最后輸出檢索結(jié)果，如圖 2所示。過車數(shù)據(jù)接入模塊獲取前端采集的圖片和過車描述信息，將其發(fā)送到rabbitmq；結(jié)構(gòu)化描述模塊從rabbitmq中獲取過車記錄，將圖片下載到本地，然后進(jìn)行圖片的結(jié)構(gòu)化描述，將結(jié)構(gòu)化描述后的數(shù)據(jù)存入結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫和solr檢索系統(tǒng)，非結(jié)構(gòu)化特征數(shù)據(jù)存放到GPU搜索引擎，以備進(jìn)行非標(biāo)車以圖搜圖；檢索模塊可通過solr檢索系統(tǒng)進(jìn)行文本檢索，并進(jìn)行圖像檢索和局部特征檢索，最終輸出檢索結(jié)果。

3.2結(jié)構(gòu)化描述模塊和檢索模塊設(shè)計(jì)

非標(biāo)車智能檢索系統(tǒng)中的圖像可識(shí)別的內(nèi)容包括：電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、自行車、摩托車-帶保險(xiǎn)杠、摩托車-無保險(xiǎn)杠、摩托車-輕型、行人、三輪車-有蓬、三輪車-無蓬、自行車-車尾、摩托車電動(dòng)車車尾、三輪車車尾、三輪摩托車、車頭、車尾、非機(jī)動(dòng)車-側(cè)身等類別。

非標(biāo)車圖像檢索特征采用深度學(xué)習(xí)中的conv5特征層信息。

檢索模塊主要包括以下文本檢索和圖像檢索兩個(gè)方面：

1）文本檢索：通過輸入非標(biāo)車類別、時(shí)間、點(diǎn)位等基本特征，快速獲取符合條件的目標(biāo)，也可對(duì)多種條件進(jìn)行組合檢索。

2）圖像檢索：根據(jù)給定的目標(biāo)圖像，查找與目標(biāo)相似的非標(biāo)車圖片。

檢索結(jié)果按照匹配度或條件排序，并以縮略圖或列表形式顯示出來。圖像檢索可以與文本檢索結(jié)合，進(jìn)行組合檢索，即通過非標(biāo)車類別、時(shí)間、點(diǎn)位等文本信息過濾，縮小檢索范圍。

3.3系統(tǒng)功能

對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)中的非標(biāo)車牌車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)結(jié)構(gòu)化描述，描述內(nèi)容包括非標(biāo)車的綜合特征、非標(biāo)車車型分類、非標(biāo)車屬性分析等。

把待檢索的時(shí)間范圍內(nèi)的非標(biāo)車圖像數(shù)據(jù)加載到服務(wù)器，加載后，可以對(duì)待檢索的圖片目標(biāo)進(jìn)行快速檢索（只有擁有權(quán)限的用戶才能加載特定時(shí)段的數(shù)據(jù)）。

把非標(biāo)車輛按照三輪車（帶篷）、三輪車（敞篷）、摩托車、電瓶車、自行車、車尾、其他分類，可以按分類快速篩選，以縮略圖形式顯示出來。

通過導(dǎo)入待查找的目標(biāo)卡口圖像，手工框選待檢索目標(biāo)（可有處理一幅圖中有多個(gè)車輛），對(duì)指定卡口的圖片進(jìn)行智能檢索。既可以通過使用默認(rèn)特征條件進(jìn)行檢索，也可指定紋理特征優(yōu)先或顏色特征優(yōu)先來優(yōu)化檢索。檢索結(jié)果按照匹配度排序，并縮略圖形式顯示出來，如圖3所示。

檢索結(jié)果可以通過人工選定，把選擇的多個(gè)同一目標(biāo)多個(gè)點(diǎn)位圖像導(dǎo)出，形成非標(biāo)車輛的軌跡。

以上功能表現(xiàn)為如下功能模塊：

1）可以通過輸入嫌疑目標(biāo)的圖片來檢索與圖片相似的目標(biāo)（摩托車、電瓶車、自行車、三輪車等非標(biāo)車牌車輛），檢索的范圍可根據(jù)攝像頭點(diǎn)位（可支持通過PGIS地圖獲取）、時(shí)間來進(jìn)行選擇，如圖4所示；

2）可以指定臨控目標(biāo)圖像集合存入臨控庫（臨控目標(biāo)集，包括摩托車、電瓶車、三輪車、自行車等多種非標(biāo)車牌車輛的高清圖片），并對(duì)該臨控庫進(jìn)行管理，包括添加、修改或刪除目標(biāo)、參數(shù)設(shè)置等；

3）系統(tǒng)在后臺(tái)定時(shí)運(yùn)行圖像比對(duì)，生成與指定圖像最相似的一個(gè)圖像集合，依據(jù)這個(gè)集合去發(fā)現(xiàn)監(jiān)控目標(biāo)，集合以報(bào)表的形式提供，如圖5所示：

4）系統(tǒng)支持多用戶并發(fā)應(yīng)用，按照各自選定的時(shí)間段、點(diǎn)位集進(jìn)行檢索比對(duì)，互不干擾。

4 結(jié)束語

非標(biāo)車智能檢索系統(tǒng)徹底解決高清卡口電警和視頻監(jiān)控的非標(biāo)車檢索問題，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)只要是監(jiān)控系統(tǒng)捕捉到的非標(biāo)車目標(biāo)既可以進(jìn)行文本屬性檢索又能進(jìn)行特定目標(biāo)的圖像檢索。能夠幫助公安機(jī)構(gòu)加強(qiáng)城市非機(jī)動(dòng)車管理水平、抑制非機(jī)動(dòng)車違章、打擊偷盜非機(jī)動(dòng)車案件、震懾偷盜分子。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】