現代電子警察前端系統設計

王志杉

摘 要：文章主要介紹了在當前電子計算機系統以及網絡系統的支持下的電子警察系統的相關設計方案。以Visual C++ 6.0作為開發環境，通過WindowsAPI實現整個電子警察系統的各項功能。通過現代化的電子警察系統對十字路口違章行為進行實時抓拍、監控，根據車輛跟蹤刻畫的行駛軌跡與車道屬性、信號燈狀態（紅、黃、綠）相結合，實現分車道、多相位的交通違法辨識，并控制相機將違章行為抓拍下來，包括車牌號、車身及車牌顏色等，并將相關照片、信息進行上傳，這是現代化電子警察系統的主要任務。而在實際的應用中，該系統取得了良好的效果，以此證明該系統具有可推廣性。

關鍵詞：系統設計；電子警察；功能；抓拍；違章

引言

城市的發展以及經濟的進步使得人們的生活條件有了巨大的改善，城鎮化建設進程的加速以及城市人口的的急劇增加導致了城市交通環境的改變，機動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淡薄，為了快速到達目的地經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重。

而電子警察抓拍系統針對此類違章行為的管理提供了便利且嚴格的環境，實現了全天候的實時監管，通過提供精確的圖像證據，為交通執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置系統設備，進行自動化的監控，不但降低了交通管理人員的數量，減輕了管理工作強度，還實現了城市交通的實時化、自動化、智能化的抓拍監控，是現代交通智能管理的主要技術發展方向。

1 系統功能分析

前端子系統包括終端服務器、一體化電警抓拍單元（含車牌補光燈）、環境補光燈（小角度頻閃LED燈）、信號燈檢測器、交換機、光纖收發器及桿件等相關組件。

（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，在內置車牌補光燈和外置環境補光燈的配合下，可實現圖像采集、成像控制、車輛檢測、車牌識別、違章檢測，可支持SD卡前端存儲。（2）終端服務器：完成電警抓拍圖片的合成處理，同時還支持前端數據備份存儲和數據上傳。（3）環境補光燈：選用LED燈作為光源，主要用以環境補光，有效提高夜間圖像顯示效果和標識標線的顯示效果，燈光亮度符合國家環保標準，對人眼無刺激。具有良好的防水、防塵功能，能長時間適應室外工作環境。（4）信號燈檢測器：實時檢測紅燈信號，將紅燈維持狀態、紅燈切換至綠燈脈沖信號、綠燈切換至紅燈脈沖信號，發送給一體化電警抓拍單元。單臺信號燈檢測器最大可以支持16路紅燈信號接入。多相位紅燈信號接口，可根據不同車道設置紅燈信號和組合紅燈信號。

2 抓拍檢測流程

2.1 檢測方法的選擇

針對機動車違章現象的自動化抓拍，需要以車輛檢測的準確率為基礎。目前可以利用的車輛檢測方式有很多種，常用檢測方式有激光、視頻、地感線圈以及雷達等方式。

通過對各種檢測方式進行比較，在實際的應用中激光檢測在精度上相對較高，但是所使用的設備成本也相對較高，因而在我國的推廣較為困難；而雷達檢測方式相對使用范圍較廣，使用較多，主要應用范圍為車輛的測速。而線圈檢測的方式技術相對較為成熟，投入成本相對較低，主要原理是車輛經過線圈時會引起線圈磁感應發生變化，從而達到檢測目的，并且該種方式受到環境的影響相對較小。而線圈的使用壽命相對較長，基本同道路的使用壽命接近，但是該種方式安裝不方便，需要進行路面的切割。視頻檢測器具有采集信息量大，準確，直觀可靠、安裝調試維護方便等優點，可根據需要靈活設置檢測區域，還可提供現場視頻圖像，便于管理。目前，大部分城市均采用視頻檢測方式。

2.2 相機的選擇

在該系統中不再使用USB相機而是使用網絡相機，首先該類相機的接口更為堅固，不會同USB相機一樣受到震動容易發生松動。另外該類相機全天候工作，若遇到外界環境影響而出現死機現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

當一體化電警抓拍單元檢測到有目標進入停車線內的視頻檢測區域時，立即對檢測的目標進行車牌識別，若能識別到車牌，則將該圖片作為第一張闖紅燈圖片保存，若識別不到車牌，系統會在車輛到達觸發線1（壓在停止線）位置進行車牌識別并抓拍。對于在觸發線1（壓在停止線）位置抓拍的圖片，如果能夠識別到車牌，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，若識別不到車牌，則將該圖片作為卡口圖片保存。當一體化電警抓拍單元檢測到紅燈期間該車輛離開觸發線1時（已越過停止線），系統采集第二張闖紅燈圖片，并將抓拍的圖片連同紅燈開啟時間、該輛車違法時間、路口名稱、車道號等信息用同一個ID號存儲在終端服務器的硬盤內。當一體化電警抓拍單元檢測到紅燈期間該車輛離開觸發線2時（已越過停止線），系統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，并在終端服務器內合成一張高清照片。

3 軟件設計

3.1 基本功能模塊的設計

在電子警察系統中，最基本的功能構架主要通過網絡系統以及控制系統構成，通過各個路口的控制系統收集監管信息，繼而通過網絡系統進行數據的傳輸，其主要的軟件工作流程主要包括以下幾方面：

（1）系統的初始化：包括對路口參數的配置以及設備進行初始化。設備的初始化主要內容包括對軟件的開放進行監測，對相機的IP來源進行監測，以此控制相機的連接，從而實現對設備的啟動、斷開的有效控制；依照后臺的IP地址進行數據庫的連接，因此方便數據的獲取。而參數的配置主要包括相機拍攝參數的設置，例如白平衡的設置以及焦距的設置等，另外還需要設置相機的拍攝方向以及相機的名稱。并對路口的最大限速進行設置。（2）信號的接收：主要是對交通信號燈信號的接收以及線圈信號的接收，該功能主要通過計算機串口來實現。而這里針對串口信號的監聽主要采用了回調函數的方式，以此降低軟件運行成本。（3）違章車輛的抓拍：通過對相機的控制將違章車輛的違章狀態抓拍下來。在進行拍攝時需要注意，若相機的反映過程過長以及相機死機都會導致圖片拍攝不成功，而不正確的參數設置會致使圖片模糊無法使用，若圖片傳輸過程中出現問題，那么也會造成數據的丟失和損壞，這些問題都應當在設計中予以考量。相機反應時間過長：這里主要從相機自帶的SDK包來處理，通過分析哪段時間開銷最大來對程序做相應的調整，相機的拍攝函數不能完全按照相機例程來做，重新構造了拍攝函數。相機運行時死機：在軟件中設置了對應的監聽線程，通過時鐘函數來時刻監聽相機的運行狀況，發現相機無反應后可以斷開重連，重連再無反應即可重啟設備并記錄在案。相機拍攝圖片丟失：這里利用的STL中容器的知識，拍攝的每一張圖片都對應有臨時的編號，檢測到編號不對及重新處理圖片。（4）圖像處理任務以及圖像存儲任務：在抓拍到畫面后自動對圖片進行處理，并即使的保存，通過GDI函數對照片進行處理以及添加標題。（5）通訊任務：主要同后臺監控中心進行遠程通訊以及數據的傳輸交互，通過交換機或光纖收發器實現。

3.2 子系統功能模塊的擴展設計

系統在產品級的實現中還有許多可以擴展的功能：（1）系統具有自檢功能，不死機，斷電自啟動。使用WindowsAPI函數來實現對應的斷電自啟動功能。（2）識別車牌功能：在進行車輛圖片的抓拍中，能夠自動的識別并記錄車輛車牌號。只需將圖片識別系統嵌入到軟件中，依照實際的需要進行車牌識別功能的設置以及警報功能即可。（3）流量統計功能：該功能能夠對某一時段中路口車輛通過狀況進行記錄。在軟件中嵌入辦公軟件模塊，自動生成word文檔和excel文檔來保存記錄。

4 結束語

文章主要針對當前電子警察系統的設計狀況進行了介紹，并相應的分析了系統結構。在車輛違章抓拍上通過視頻監測的方式予以實現，不但能夠保證違法照片的有效性可靠性，并且還能夠實現數據的實時傳遞，因此這種方式已經開始在城市交通監察系統中予以推廣，并取得了較為良好的社會、經濟效益。

參考文獻

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