500万道路交通非现场执法设备从细节到整体弯道超车

技术指导｜余崇义 文｜黄仁贵 原载a&s《安全与自动化》IN版201309

随着一声极速呼啸，赛车场上转弯瞬间的超越，总是会激起人们无限的血液沸腾；无论是观众还是赛车手，之所以会忘乎所以激情万分，不仅仅是超越对手那么单纯，而更多的是享受来自于经历了顶着翻车、冲出跑道等风险之后成功实现自我超越的怒血喷张。同样，在智能交通领域的赛道上，领跑者也不是谁的专属，有实力才有资格拥有。

今天，我们就来观赏宇视在智能交通安防应用的赛车道上，是如何顶住重重考验并实现“弯道超车”的精彩表现。

2011年12月，“浙江宇视科技有限公司”独立运营，仅仅经过2年的奋斗，已经跃居为国内第三大安防企业，发展速度之快已令众多同行瞩目。当然荣耀的背后，不知凝聚了多少宇视人的心血。这一点，我们很难在短时间内逐一考究，但却可从宇视科技最新推出的HTS-HC551-F（P）500万像素高清智能非现场执法摄像单元中去品味产品的洞幽察微及宇视人的专精覃思。

宇视以架构的顶层设计见长，2010年度国家科技进步二等奖“面向大规模城域监控的流媒体关键技术及装备”是中国安防行业迄今为止所获的最高荣誉，这种架构能够应对云监控大量动态业务下系统的稳定性，可靠、可信、高效。而工业变革不会一蹴而就，不仅需要宏大格局，更需在细节之处用工匠之心、研发人不懈努力。我们还可从这款产品中一窥宇视科技快速发展的原因。

业精于勤：一体化设计

宇视科技HTS-HC551-F（P）500万像素高清智能非现场执法摄像单元采用了一体化设计，包括全天候防护罩（含高清光学玻璃）、光学滤镜（含升降电机）、500万像素道路交通非现场执法设备、电源适配器、防雷器、散热风扇等部件。该设计可最大限度地降低施工方的工程量，其一体化交付，避免了凌乱的组装，降低潜在故障发生点，大大提高了使用中的产品可靠性。

■ 500万光学成像：该摄像单元匹配500万像素高清智能道路交通非现场执法设备，采用了散热性良好的黑色烤漆铝合金外壳，固定底座为活动式设计，可根据选配的镜头、前端滤镜距离等安装需求进行前后移动以调整到最合适的摄像距离。摄像机配有电源供电、RJ45网络接口、SFP/EPON光口、I/O接口（可接驳TTL、光耦、RS485/RS232等控制信号）、调试用BNC口、前端存储用的SD卡插槽（自带16GB SD卡）、恢复出厂设置的RESET复位键，以及各类指示灯等，后面板接口齐全，可适应多种类组网模式。

■ IP66防护等级：该一体化高清摄像单元采用白色烤漆、加强型铸铝防护罩，结构稳固，具有良好的抗腐蚀性能；上盖与外罩的衔接部设计了一圈白色胶垫，可很好地阻隔室外尘埃、水汽等杂质进入护罩内部，使护罩的防护等级达到IP66；与此同时，前端镜面采用具有良好透光性能优异的低散射高清光学玻璃；

■ 宽温环境适应能力：该机内部设计有温控模块，使其可在低温环境下给护罩内部加热，能确保摄像系统在零下40℃仍可正常运行。同样，为了降低夏天炎热给设备带来的高温影响，该一体机在护罩尾部安装了通风扇来实现护罩内空气的对流散热，即便室外环境温度高达70℃也仍能保障摄像机正常工作；

■ 全接口防雷设计：该摄像单元的所有电气接口都采取了防雷设计，不仅仅对电源供电，网络传输接口进行防雷浪涌设计，对诸如TTL，光耦，RS485/RS232等I/O接口也有完备的防雷隔离和泄放措施。通过防雷器，当安装在室外遇到雷击强电流冲击时，即可在瞬间切断线缆的电气连接，并同步接通与大地的泄流通路，有效做到过压过流保护、绝缘保护、漏电保护，从而确保了一体机系统的安全。

■ 多组网接口设计：基于对网络技术的深度理解，非现场执法摄像单元支持SPF、EPON技术，从而实现最全面的光组网能力，适应各种光组网环境。支持Ethernet（以太网）、SFP（光纤）、EPON（无源光网络）等多种接入方式。方便用户选择组网方案。在城市智能交通采用EPON无源光网络，大幅减少光纤数量；降低系统综合成本和线路租金。

相机可同步提供以上三种接口，根据具体不同的需求进行灵活的选型。核心相机的背板接口如下：

洞幽察微：为光学成像护航

大靶面成像

为满足更良好的感光需求，宇视科技为其高清智能道路交通非现场执法设备配置了1”大靶面CCD图像传感器，过车图片分辨率达2592x2048，搭配场景适合的高清镜头，可同时覆盖三车道并进行违法检测，也可应用在部分双车道路口，同时监控非机动车道。

全帧率流畅视频

高清智能道路交通非现场执法设备支持抓拍高分辨率图片的同时，能实现24小时高清视频录像功能。可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像； 视频编码格式支持主流的H.264，帧率可达25fps@1080p，支持GB28181和Onvif标准，有良好的平台兼容性；可自动记录车辆通过时间、地点、所在车道、违法类型等信息；录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹；并提供录像查询、录像下载等功能。

全天候适应能力

■ 车检方式：宇视科技500万高清非现场执法摄像单元采用纯视频检测方式，自动对视频流中运动物体进行实时逐帧检测、锁定、跟踪，根据车辆运动轨迹判断车辆是否违法并进行记录，无需破坏路面埋设线圈，违法照片能清晰地反映“红灯、停车线、车型、车牌、时间、地点”等违法车辆的基本情况,综合违法识别准确率可达95%以上。在绿灯状态下，同样采用纯视频检测方式完成绿灯卡口功能，对所有过往车辆进行图像记录，车辆捕获率可达98%。

■ 补光方式：夜间使用自研LED频闪补光灯（AE-LAMP-S25）均匀补光，避免车辆牌照拖尾和曝光现象。道路交通非现场执法设备采用视频同步的脉冲控制技术，触发LED频闪补光灯与抓拍摄像机机同步曝光，还可通过调节脉冲宽度以适应抓拍摄像机的曝光时间，最终得到夜间清晰的过车图片。

■ Smart-OF自动光学滤镜技术

从打开的护罩中，可看到在摄像机镜头前端设置有一组带微电机进行升降控制的光学镜片。摄像机工作时通过感光系统及其嵌入式算法计算出当前时段的环境照度状况，当需要增强或减弱光线对图片清晰度的影响时，系统会自动向前端光学镜片电机发送升降光学镜片的指令，进而实现控制图像质量的目的。针对不同的应用场景、不同时段的照度特点，宇视科技针对性地开发了相应的成像处理技术。

在道路交通非现场执法设备的应用场景中，尤其是东西方向，强逆光、强顺光等复杂光照条件往往影响非现场执法摄像单元的成像，有时还会产生强烈的Smear现象，并导致车牌区域过暗或过曝，从而降低识别准确率。针对此种现象，宇视科技采用Smart-OF自动光学滤镜技术，降低Sensor进光量，使CCD整体采集的亮度较低，嵌入式算法根据测光区域计算此时画面实际亮度，对比后发现低于期望亮度，这时嵌入式算法会调整抓拍相机的曝光参数来提升画面亮度达到期望亮度，这样的处理后，画面中亮区暗，暗区亮，车牌及车辆特征清晰，且画面周其他场景色彩还原真实，细节层次不丢失。

Smart-OF自动光学滤镜技术的两大优势是：1、可根据场景中不同时间段的光照变化进行自动切换；2、使用Smart-OF自动光学滤镜技术不会对色彩还原产生影响。可保证全天候任何时间段都清晰有效成像，保证违法处罚证据的有效性。

在多重光学成像技术的支持下，测试时通过回放历史图像资料，以及察看实时抓拍的图像画面，可以验证宇视的该款500万像素高清智能非现场执法摄像单元摄制的车牌清晰、红绿灯特征清晰、画面通透逼真、色彩饱满还原度好，画质清晰、图像细节明朗。

算无遗漏：识别率有保障

该非现场执法摄像单元具备闯红灯、不按车道行驶、违法变道、压线、逆行等违法行为检测。除以上违法行为外，非现场执法摄像单元还具备事件检测功能，可通过算法智能分析判断调头、车辆禁右/禁左转、逆向行驶、压线、跨线、违反禁止线等违法行为，违法证据符合GA/T 832-2009《道路交通安全违法行为图像取证技术规范》 和GA/T 995-2012《道路交通安全违法行为视频取证设备技术规范》的要求，闯红灯记录功能违法证据符合GA/T 496-2009_《闯红灯自动记录系统通用技术条件》。绿灯状态时，作为卡口摄像单元使用，对过往车辆采集1张高清图片。图片能清晰反映路况信息、车辆特征信息，同时将车辆通过时间（精确到秒）、地点、路段信息、车速、限速信息、通行方向、车牌号码、车牌颜色，车身颜色及车标等信息叠加在图片上。其核心算法由以下三部分组成：

■ 车牌识别技术：采用嵌入式车牌识别算法，支持小车牌识别；该系统还支持毫秒级的性能开销，单芯片可完成所有图片处理和算法学习；而其环境适应能力也很强，在全天候、抗干扰算法支持下，可全天候稳定发挥。此外，通过智能特征库的及时更新，将会保持算法的最优状态；

■ 交通目标特征分析技术：通过嵌入式识别算法，对视频流中的每一帧图像进行分析，将所有运动车辆和静态背景分离，从视频图像序列中将移动的车辆提取出来。之后再通过交通目标特征分析技术，识别车身颜色、车标等。

■ 交通行为识别技术：通过交通目标特征分析技术将车辆从视频图像序列中提取出来，再通过跟踪车辆行驶轨迹来识别车辆运行状态，并进行违法判定。通过建立、补充、更新不同车辆行为的特征库，对交通行为识别进行特征训练。视频流高帧率检测技术可达到毫秒级的性能开销，因此在多目标移动车辆时，仍然能够精确的跟踪目标和行为分析，提高检测率、降低多拍、漏拍率。

湛江电警二期项目测试现场使用减光镜前后图像如下：

另外，25fps的高帧率成像技术，也为该系统可以在最恰当的位置抓拍到最适合于达到识别效果的图像，降低了漏拍的几率。据宇视科技工程师介绍，该系统白天的识别率≥96％，夜间的识别率≥95%，识别准确率≥95％。我刊在实际的白天检测时，宇视将该实测的一体机架设在公共交通道路口，尽管只2-3个小时的实测，但已能看到宇视的一体化机工作非常稳定，抓拍和识别的效果都较理想，未发现系统漏抓拍现象，实测时的抓拍率100％，识别准确率也达到100％。

结语

宇视依然延续着前母公司核心技术优势及科学管理，并且更为专注、更为灵活，所以成就视频监控TOP3的市场地位。宇视一体化高清摄像单元也采用了其擅长的非结构化数据的结构化存储技术（iSCSI块直存），这种效率高、查询快、容量可管理/运营、没有文件瓶颈、不存在时间差的存储技术，无不体现着宇视的网络优势。而现在更是可以有针对性地强化自主技术对安防的特有理解，而不断开发出既符合安防行业应用，又有宇视个性的特有产品，正如500万像素高清智能摄像单元HTS-HC551-F（P），也将成为“弯道超车”的又一把利器。

500万非现场执法摄像单元，图片分辨率达2592*2048，视频帧率25fps@1080p，可清晰覆盖三车道；采用IP66防护等级、配套电源防雷、网络防雷、电压保护、电流保护、风扇及加热等多项周边防护措施，确保系统7*24全天候可靠运行；内置智能算法，除提供传统闯红灯外，通过智能分析判断不按标线行驶、逆向、压线、违法变道、违法调头及机动车占用非机动车道等违法事件，对违法事件抓拍三张违法图片，同时系统在提供图片同时，可提供同步视频流；Smart-OF帮助在强逆光和强顺光场景清晰成像，提高识别准确率；电口/SFP/EPON多接口组网模式，项目施工更便捷；

产品特色
宇视科技的一体化高清智能摄像单元将软件算法、硬件摄像技术和外围配套做到了比较完善的融合，从实测看，该一体化系统配套性强，能抗复杂环境干扰，抓拍和识别效果显著，能满足复杂道路环境下的电警、卡口和道路监控的需求。

提升空间
随着交警业务的逐渐深入，扩展更多的特性算法，以满足更多的业务需要

适用场所
500万相机除部署在十字路口完成违法事件检测外，还部署到城市出入口、高速公路和城市主干道完成卡口、违法逆行判定、违法压线判定等多类型事件检测。

测试环境
宇视科技测试室

规格参数