技術(shù)指導(dǎo)｜余崇義 文｜黃仁貴 原載a&s《安全與自動化》IN版201309

隨著一聲極速呼嘯，賽車場上轉(zhuǎn)彎瞬間的超越，總是會激起人們無限的血液沸騰；無論是觀眾還是賽車手，之所以會忘乎所以激情萬分，不僅僅是超越對手那么單純，而更多的是享受來自于經(jīng)歷了頂著翻車、沖出跑道等風(fēng)險之后成功實現(xiàn)自我超越的怒血噴張。同樣，在智能交通領(lǐng)域的賽道上，領(lǐng)跑者也不是誰的專屬，有實力才有資格擁有。

今天，我們就來觀賞宇視在智能交通安防應(yīng)用的賽車道上，是如何頂住重重考驗并實現(xiàn)“彎道超車”的精彩表現(xiàn)。

2011年12月，“浙江宇視科技有限公司”獨立運營，僅僅經(jīng)過2年的奮斗，已經(jīng)躍居為國內(nèi)第三大安防企業(yè)，發(fā)展速度之快已令眾多同行矚目。當(dāng)然榮耀的背后，不知凝聚了多少宇視人的心血。這一點，我們很難在短時間內(nèi)逐一考究，但卻可從宇視科技最新推出的HTS-HC551-F（P）500萬像素高清智能非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元中去品味產(chǎn)品的洞幽察微及宇視人的專精覃思。

宇視以架構(gòu)的頂層設(shè)計見長，2010年度國家科技進步二等獎“面向大規(guī)模城域監(jiān)控的流媒體關(guān)鍵技術(shù)及裝備”是中國安防行業(yè)迄今為止所獲的最高榮譽，這種架構(gòu)能夠應(yīng)對云監(jiān)控大量動態(tài)業(yè)務(wù)下系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠、可信、高效。而工業(yè)變革不會一蹴而就，不僅需要宏大格局，更需在細節(jié)之處用工匠之心、研發(fā)人不懈努力。我們還可從這款產(chǎn)品中一窺宇視科技快速發(fā)展的原因。

業(yè)精于勤：一體化設(shè)計

宇視科技HTS-HC551-F（P）500萬像素高清智能非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元采用了一體化設(shè)計，包括全天候防護罩（含高清光學(xué)玻璃）、光學(xué)濾鏡（含升降電機）、500萬像素道路交通非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備、電源適配器、防雷器、散熱風(fēng)扇等部件。該設(shè)計可最大限度地降低施工方的工程量，其一體化交付，避免了凌亂的組裝，降低潛在故障發(fā)生點，大大提高了使用中的產(chǎn)品可靠性。

■ 500萬光學(xué)成像：該攝像單元匹配500萬像素高清智能道路交通非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備，采用了散熱性良好的黑色烤漆鋁合金外殼，固定底座為活動式設(shè)計，可根據(jù)選配的鏡頭、前端濾鏡距離等安裝需求進行前后移動以調(diào)整到最合適的攝像距離。攝像機配有電源供電、RJ45網(wǎng)絡(luò)接口、SFP/EPON光口、I/O接口（可接駁TTL、光耦、RS485/RS232等控制信號）、調(diào)試用BNC口、前端存儲用的SD卡插槽（自帶16GB SD卡）、恢復(fù)出廠設(shè)置的RESET復(fù)位鍵，以及各類指示燈等，后面板接口齊全，可適應(yīng)多種類組網(wǎng)模式。

■ IP66防護等級：該一體化高清攝像單元采用白色烤漆、加強型鑄鋁防護罩，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，具有良好的抗腐蝕性能；上蓋與外罩的銜接部設(shè)計了一圈白色膠墊，可很好地阻隔室外塵埃、水汽等雜質(zhì)進入護罩內(nèi)部，使護罩的防護等級達到IP66；與此同時，前端鏡面采用具有良好透光性能優(yōu)異的低散射高清光學(xué)玻璃；

■ 寬溫環(huán)境適應(yīng)能力：該機內(nèi)部設(shè)計有溫控模塊，使其可在低溫環(huán)境下給護罩內(nèi)部加熱，能確保攝像系統(tǒng)在零下40℃仍可正常運行。同樣，為了降低夏天炎熱給設(shè)備帶來的高溫影響，該一體機在護罩尾部安裝了通風(fēng)扇來實現(xiàn)護罩內(nèi)空氣的對流散熱，即便室外環(huán)境溫度高達70℃也仍能保障攝像機正常工作；

■ 全接口防雷設(shè)計：該攝像單元的所有電氣接口都采取了防雷設(shè)計，不僅僅對電源供電，網(wǎng)絡(luò)傳輸接口進行防雷浪涌設(shè)計，對諸如TTL，光耦，RS485/RS232等I/O接口也有完備的防雷隔離和泄放措施。通過防雷器，當(dāng)安裝在室外遇到雷擊強電流沖擊時，即可在瞬間切斷線纜的電氣連接，并同步接通與大地的泄流通路，有效做到過壓過流保護、絕緣保護、漏電保護，從而確保了一體機系統(tǒng)的安全。

■ 多組網(wǎng)接口設(shè)計：基于對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深度理解，非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元支持SPF、EPON技術(shù)，從而實現(xiàn)最全面的光組網(wǎng)能力，適應(yīng)各種光組網(wǎng)環(huán)境。支持Ethernet（以太網(wǎng)）、SFP（光纖）、EPON（無源光網(wǎng)絡(luò)）等多種接入方式。方便用戶選擇組網(wǎng)方案。在城市智能交通采用EPON無源光網(wǎng)絡(luò)，大幅減少光纖數(shù)量；降低系統(tǒng)綜合成本和線路租金。

相機可同步提供以上三種接口，根據(jù)具體不同的需求進行靈活的選型。核心相機的背板接口如下：

洞幽察微：為光學(xué)成像護航

大靶面成像

為滿足更良好的感光需求，宇視科技為其高清智能道路交通非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備配置了1”大靶面CCD圖像傳感器，過車圖片分辨率達2592x2048，搭配場景適合的高清鏡頭，可同時覆蓋三車道并進行違法檢測，也可應(yīng)用在部分雙車道路口，同時監(jiān)控非機動車道。

全幀率流暢視頻

高清智能道路交通非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備支持抓拍高分辨率圖片的同時，能實現(xiàn)24小時高清視頻錄像功能。可以在白天或夜間有輔助光源的情況下實現(xiàn)清晰錄像； 視頻編碼格式支持主流的H.264，幀率可達25fps@1080p，支持GB28181和Onvif標準，有良好的平臺兼容性；可自動記錄車輛通過時間、地點、所在車道、違法類型等信息；錄像中能清晰地反映車輛的顏色、車輛類型、運動軌跡；并提供錄像查詢、錄像下載等功能。

全天候適應(yīng)能力

■ 車檢方式：宇視科技500萬高清非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元采用純視頻檢測方式，自動對視頻流中運動物體進行實時逐幀檢測、鎖定、跟蹤，根據(jù)車輛運動軌跡判斷車輛是否違法并進行記錄，無需破壞路面埋設(shè)線圈，違法照片能清晰地反映“紅燈、停車線、車型、車牌、時間、地點”等違法車輛的基本情況,綜合違法識別準確率可達95%以上。在綠燈狀態(tài)下，同樣采用純視頻檢測方式完成綠燈卡口功能，對所有過往車輛進行圖像記錄，車輛捕獲率可達98%。

■ 補光方式：夜間使用自研LED頻閃補光燈（AE-LAMP-S25）均勻補光，避免車輛牌照拖尾和曝光現(xiàn)象。道路交通非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備采用視頻同步的脈沖控制技術(shù)，觸發(fā)LED頻閃補光燈與抓拍攝像機機同步曝光，還可通過調(diào)節(jié)脈沖寬度以適應(yīng)抓拍攝像機的曝光時間，最終得到夜間清晰的過車圖片。

■ Smart-OF自動光學(xué)濾鏡技術(shù)

從打開的護罩中，可看到在攝像機鏡頭前端設(shè)置有一組帶微電機進行升降控制的光學(xué)鏡片。攝像機工作時通過感光系統(tǒng)及其嵌入式算法計算出當(dāng)前時段的環(huán)境照度狀況，當(dāng)需要增強或減弱光線對圖片清晰度的影響時，系統(tǒng)會自動向前端光學(xué)鏡片電機發(fā)送升降光學(xué)鏡片的指令，進而實現(xiàn)控制圖像質(zhì)量的目的。針對不同的應(yīng)用場景、不同時段的照度特點，宇視科技針對性地開發(fā)了相應(yīng)的成像處理技術(shù)。

在道路交通非現(xiàn)場執(zhí)法設(shè)備的應(yīng)用場景中，尤其是東西方向，強逆光、強順光等復(fù)雜光照條件往往影響非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元的成像，有時還會產(chǎn)生強烈的Smear現(xiàn)象，并導(dǎo)致車牌區(qū)域過暗或過曝，從而降低識別準確率。針對此種現(xiàn)象，宇視科技采用Smart-OF自動光學(xué)濾鏡技術(shù)，降低Sensor進光量，使CCD整體采集的亮度較低，嵌入式算法根據(jù)測光區(qū)域計算此時畫面實際亮度，對比后發(fā)現(xiàn)低于期望亮度，這時嵌入式算法會調(diào)整抓拍相機的曝光參數(shù)來提升畫面亮度達到期望亮度，這樣的處理后，畫面中亮區(qū)暗，暗區(qū)亮，車牌及車輛特征清晰，且畫面周其他場景色彩還原真實，細節(jié)層次不丟失。

Smart-OF自動光學(xué)濾鏡技術(shù)的兩大優(yōu)勢是：1、可根據(jù)場景中不同時間段的光照變化進行自動切換；2、使用Smart-OF自動光學(xué)濾鏡技術(shù)不會對色彩還原產(chǎn)生影響。可保證全天候任何時間段都清晰有效成像，保證違法處罰證據(jù)的有效性。

在多重光學(xué)成像技術(shù)的支持下，測試時通過回放歷史圖像資料，以及察看實時抓拍的圖像畫面，可以驗證宇視的該款500萬像素高清智能非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元攝制的車牌清晰、紅綠燈特征清晰、畫面通透逼真、色彩飽滿還原度好，畫質(zhì)清晰、圖像細節(jié)明朗。

算無遺漏：識別率有保障

該非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元具備闖紅燈、不按車道行駛、違法變道、壓線、逆行等違法行為檢測。除以上違法行為外，非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元還具備事件檢測功能，可通過算法智能分析判斷調(diào)頭、車輛禁右/禁左轉(zhuǎn)、逆向行駛、壓線、跨線、違反禁止線等違法行為，違法證據(jù)符合GA/T 832-2009《道路交通安全違法行為圖像取證技術(shù)規(guī)范》 和GA/T 995-2012《道路交通安全違法行為視頻取證設(shè)備技術(shù)規(guī)范》的要求，闖紅燈記錄功能違法證據(jù)符合GA/T 496-2009_《闖紅燈自動記錄系統(tǒng)通用技術(shù)條件》。綠燈狀態(tài)時，作為卡口攝像單元使用，對過往車輛采集1張高清圖片。圖片能清晰反映路況信息、車輛特征信息，同時將車輛通過時間（精確到秒）、地點、路段信息、車速、限速信息、通行方向、車牌號碼、車牌顏色，車身顏色及車標等信息疊加在圖片上。其核心算法由以下三部分組成：

■ 車牌識別技術(shù)：采用嵌入式車牌識別算法，支持小車牌識別；該系統(tǒng)還支持毫秒級的性能開銷，單芯片可完成所有圖片處理和算法學(xué)習(xí)；而其環(huán)境適應(yīng)能力也很強，在全天候、抗干擾算法支持下，可全天候穩(wěn)定發(fā)揮。此外，通過智能特征庫的及時更新，將會保持算法的最優(yōu)狀態(tài)；

■ 交通目標特征分析技術(shù)：通過嵌入式識別算法，對視頻流中的每一幀圖像進行分析，將所有運動車輛和靜態(tài)背景分離，從視頻圖像序列中將移動的車輛提取出來。之后再通過交通目標特征分析技術(shù)，識別車身顏色、車標等。

■ 交通行為識別技術(shù)：通過交通目標特征分析技術(shù)將車輛從視頻圖像序列中提取出來，再通過跟蹤車輛行駛軌跡來識別車輛運行狀態(tài)，并進行違法判定。通過建立、補充、更新不同車輛行為的特征庫，對交通行為識別進行特征訓(xùn)練。視頻流高幀率檢測技術(shù)可達到毫秒級的性能開銷，因此在多目標移動車輛時，仍然能夠精確的跟蹤目標和行為分析，提高檢測率、降低多拍、漏拍率。

湛江電警二期項目測試現(xiàn)場使用減光鏡前后圖像如下：

另外，25fps的高幀率成像技術(shù)，也為該系統(tǒng)可以在最恰當(dāng)?shù)奈恢米ヅ牡阶钸m合于達到識別效果的圖像，降低了漏拍的幾率。據(jù)宇視科技工程師介紹，該系統(tǒng)白天的識別率≥96％，夜間的識別率≥95%，識別準確率≥95％。我刊在實際的白天檢測時，宇視將該實測的一體機架設(shè)在公共交通道路口，盡管只2-3個小時的實測，但已能看到宇視的一體化機工作非常穩(wěn)定，抓拍和識別的效果都較理想，未發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)漏抓拍現(xiàn)象，實測時的抓拍率100％，識別準確率也達到100％。

結(jié)語

宇視依然延續(xù)著前母公司核心技術(shù)優(yōu)勢及科學(xué)管理，并且更為專注、更為靈活，所以成就視頻監(jiān)控TOP3的市場地位。宇視一體化高清攝像單元也采用了其擅長的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲技術(shù)（iSCSI塊直存），這種效率高、查詢快、容量可管理/運營、沒有文件瓶頸、不存在時間差的存儲技術(shù)，無不體現(xiàn)著宇視的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢。而現(xiàn)在更是可以有針對性地強化自主技術(shù)對安防的特有理解，而不斷開發(fā)出既符合安防行業(yè)應(yīng)用，又有宇視個性的特有產(chǎn)品，正如500萬像素高清智能攝像單元HTS-HC551-F（P），也將成為“彎道超車”的又一把利器。

500萬非現(xiàn)場執(zhí)法攝像單元，圖片分辨率達2592*2048，視頻幀率25fps@1080p，可清晰覆蓋三車道；采用IP66防護等級、配套電源防雷、網(wǎng)絡(luò)防雷、電壓保護、電流保護、風(fēng)扇及加熱等多項周邊防護措施，確保系統(tǒng)7*24全天候可靠運行；內(nèi)置智能算法，除提供傳統(tǒng)闖紅燈外，通過智能分析判斷不按標線行駛、逆向、壓線、違法變道、違法調(diào)頭及機動車占用非機動車道等違法事件，對違法事件抓拍三張違法圖片，同時系統(tǒng)在提供圖片同時，可提供同步視頻流；Smart-OF幫助在強逆光和強順光場景清晰成像，提高識別準確率；電口/SFP/EPON多接口組網(wǎng)模式，項目施工更便捷；

產(chǎn)品特色
宇視科技的一體化高清智能攝像單元將軟件算法、硬件攝像技術(shù)和外圍配套做到了比較完善的融合，從實測看，該一體化系統(tǒng)配套性強，能抗復(fù)雜環(huán)境干擾，抓拍和識別效果顯著，能滿足復(fù)雜道路環(huán)境下的電警、卡口和道路監(jiān)控的需求。

提升空間
隨著交警業(yè)務(wù)的逐漸深入，擴展更多的特性算法，以滿足更多的業(yè)務(wù)需要

適用場所
500萬相機除部署在十字路口完成違法事件檢測外，還部署到城市出入口、高速公路和城市主干道完成卡口、違法逆行判定、違法壓線判定等多類型事件檢測。

測試環(huán)境
宇視科技測試室

規(guī)格參數(shù)