城市治安卡口系统技术难点分析

　　近两年，中国一线城市正在大力展开高清治安卡口系统的建设，包括城边界，区边界、所边界等各个等级地域之间的边界建设。城市治安卡口除了传统的车辆车牌识别，还需要看清车辆内的司乘人员脸部特征、行人和非机动车的特征。系统建设对补光和触发方式提出了更高的要求。 

　　1 补光分析 

　　1.1 机动车辆车牌补光 

　　补光灯可无障碍对车牌补光，因此车牌补光较容易，采用LED冷光源补光即可获得较好效果，尤其是夜间，只要车牌接收到一点光源，就能呈现较清晰的车牌号码特征，无需高亮度气体爆闪灯，不影响城市居民生活和行车安全。 

　　1.2 机动车辆司乘人员补光 

　　机动车辆司乘人员补光，由于司乘人员与外界隔着挡风玻璃，补光难度较车牌补光大大增加。夜间补光灯的光束较容易穿透车辆玻璃到达司乘人员，因此采用LED补光仅在图片亮亮稍逊于LED气体爆闪灯，但人脸特征均能清晰可见。白天尤其是日照较强的大晴天，车辆前挡风玻璃因为反光和贴膜的关系呈现一片黑，里面的人脸更是看不清楚。气体爆闪灯由于瞬间发光亮是LED补光灯的几何倍数，在一般阴雨天其穿透效果相对于LED补光稍好，但在晴天都只能作为治安卡口的装饰品，司乘人员人脸的白天补光正成为治安卡口的技术瓶颈。 

　　要做到机动车辆司乘人脸抓拍真正通过技术手段完美实现，就要冒着扰民和影响行车安全的风险，允许高亮度的补光灯横行于城市众多主干路口。或者政府大手笔出资对所有车辆统一改装为全透明挡风玻璃，禁止贴膜，并规定今后的车辆制造时必须符合挡风玻璃全透明规定。
　　
　　1.3 行人及非机动车补光 

　　行人和非机动车无需考虑车牌补光，重在衣着颜色、人脸特征、非机动车车身颜色等外部特征捕获，重点考虑环境光的提升，由于所有物体都在外部，也不存在机动车辆挡风玻璃遮挡的因素，因此行人及非机动车的补光较容易，一般配置LED常亮灯提高环境照明，配合视频触发机制，视频检测捕获到目标后在选择最佳位置采用LED高亮补光灯或气体爆闪灯抓拍高亮度照片即可。 

　　2 触发方式分析 

　　2.1 机动车道 

　　机动车道捕获目标为机动车辆，检测触发方式可根据项目经费、开挖路面难度等情况考虑如下三种：
 
　　A. 地感线圈触发--外触发方式，车辆捕获可靠，测速准确，补光位置固定，图片效果佳，但存在线圈使用寿命短，车牌被前车遮挡无法看清车牌等技术缺陷。考虑线圈故障率，目前市场上无纯地感线圈触发方式，当线圈故障时，通常会切换至纯视频检测方式，但各厂家通常会考虑成本，检测识别设备主要考虑地感线圈触发的应用，无法应对真正的视频检测工作要求，所谓的视频检测只是降级模式下的简单运动检测。 

　　B. 纯视频检测触发--内触发方式，车辆出现在虚拟检测区域内，视频检测一直工作，对每一帧图片的车牌都进行识别和校验，理论上来讲较地感线圈车牌捕获率和识别率更高。实际运用对检测识别设备的软硬件要求较高，车牌捕获率严重依赖于厂家的视频检测算法。此外纯视频检测触发方式目前还是采用二维视频检测，其测速准确率不高。 

　　C. 双重触发--地感线圈和视频检测 

　　同时触发方式，目前较先进的机动车辆检测触发机制，将上述两种触发方式的优势完美结合运用，充分发挥地感线圈车辆捕获可靠、补光位置固定以及测速准确的特性，并利用视频触发提高车牌捕获率、识别率和设备使用寿命。 

　　2.2 非机动车道 

　　非机动车道捕获目标为非机动车和行人，其行径路线复杂不规则，采用传统地感线圈触发无法应对和捕获，因此只有纯视频触发方式一种。非机动车道无需识别车牌号码，只要捕获到行人和非机动车特征图片即可。 

　　（3）机非混合车道 

　　机非混合车道属最复杂检测车道，需要捕获的目标包括机动车辆、非机动车和行人。 

　　建议采用视频检测和地感线圈双重触发方式，兼顾各类目标：视频检测一直工作，对各种目标（机动车、非机动车及行人）进行检测，选择最佳位置抓拍特征图片，并对机动车辆实现车牌识别，机动车辆经过地感线圈时触发捕获车辆特征图片，测速并同时触发人脸补光。 

　　虽然双重触发方式看似天衣无缝，但目前真正做到针对各类目标效果都做得好的尚无，原因是地感线圈触发补光灯仅针对机动车辆人脸补光，非机动车和行人的捕获仅依靠环境补光灯和视频检测，无高亮度补光，抓拍图片非常暗。 

　　理论上来讲，机非混合车道最完美的方案是针对不同的目标应该配置不同的触发方式，如非机动车和行人采用纯视频检测，机动车采用双重触发。但就目前的技术水平尚无任何厂家可以实现。检测识别设备是根据车道配置的，最多一根车道配置1台单独的检测识别设备或直接嵌入前端摄像机实现，检测识别设备在同一时间只支持一种模式的检测触发方式工作，无法细分目标和自适应分配检测触发方式。如要实现该功能，必须在目前的检测识别工作之前增加一道检测目标类型的工序，实施难度很大，实际意义不大。因此在目前的行业发展基础上实施机非混合车道检测识别，必须做些取舍，考虑重点关注目标设计。 

　　3 补光与触发方式的关系 

　　且说车牌补光与人脸补光的工作机制和配合效果，这跟触发方式有密切关系： 

　　3.1 纯地感线圈触发与补光 

　　由于无视频检测作为缓冲和替补，地感线圈触发捕获的1张图片是纯地感线圈检测、触发、补光、识别的唯一资源。人脸、车牌要在同一张图片内看清必须掌握补光火候，补光灯的亮度调得很高，人脸效果固然很好，但车牌显示就呈现曝光过度化掉的感觉，无法识别车牌。 

　　3.2 纯视频检测触发与补光 

　　由于依靠视频检测目标，较地感线圈触发需要多配置常亮补光灯提升场景照明，方可确保捕获率。 

　　特征图片的抓拍位置无法固定，补光效果不一。能够看清人脸和车牌的最佳位置可能是视频场景中的任意位置，一般视频检测的检测区域景深在10米左右，而补光灯的照射角度和范围固定，如拉深到10米左右，单位面积的光强度会削弱，光强大而集中，则覆盖景深不够，人脸补光很难保证光强度的情况下均匀分布在检测区域中。
纯视频检测对补光灯的硬件要求更高、人员调试水平要求高、实施难度更大。 

　　3.3 双重触发与补光 

　　地感线圈触发人脸补光看清人脸，视频检测配合常亮补光灯捕获清晰车牌并识别，是机动车道的完美解决方案。然而对于机非混合车道，如前文所述，将会牺牲非机动车和行人的图片亮度，成全机动车辆的图片效果。 

　　4 总结 

　　城市治安卡口系统的实施效果好坏与施工调试水平、补光措施、检测触发方式，检测识别算法息息相关，是多种高技术含量组件的软硬件结合。目前的技术发展水平很快，但在补光与触发方式上仍有很大的技术短板。在目前的技术水平基础上需要在多种不同目标捕获效果、车辆捕获率、车牌识别准确率、补光灯刺眼程度、图片色彩、主观感觉上中做平衡，使治安卡口更贴近公安实际应用。