隨著城市經濟的不斷發展，城市汽車保有量快速增漲，隨之交通違法行為變得日益嚴重。交通違法行為，往往是造成交通事故和交通擁堵的誘因，在導致人民財產損失的同時，對城市交通運行，造成一定的影響。交通違法自動抓拍系統的建設，能有效為交通管理部門提供實時監管；配合相關管理，能較好的規范道路交通運行。不同的系統設計，其建設、運維成本和運行效率大相徑庭。因此，在系統設計過程中，如何建設實用性強、可靠性高、集約化的系統，成為行業分析和研究的重點。
交通違法抓拍要求求分析
1.1違法抓拍業務流程
通過外場抓拍攝像機，完成對車輛數據、圖片以及短視頻流等數據的采集，在本次存儲同時，通過有線或無線方式，傳輸至中心平臺；平臺對數據進行分揀、中心存儲和篩選，按照一定規格要求，將違法數據導出，在對導入的違法車輛數據進行確認后，傳輸至公*內網的違法車輛數據庫，進行執*處罰。
1.2違法信息取*要求
在《道路交通安全違法行為圖像取*技術規范》中，根據道路交通安全違法行為的特點，將取*圖片模式分為11類[1]，同時，從技術層面，根據不同類型的交通違法行為，對圖像取*設備、計時誤差、圖片數量、圖片質量、間隔時間和疊加信息進行相應規范和要求。針對闖紅燈違法抓拍，進行更細致的規范和要求[2]。
交通違法抓拍實現主要技術
根據相關規范要求，交通違法抓拍信息主要為疊加處理后的圖片、短視頻流以及相關數據信息。違法信息的抓拍，主要通過線圈觸發、視頻觸發兩種方式進行觸發。
2.1交通違法抓拍處理技術
目前，常用的交通抓拍處理技術主要有以下幾種：
2.1.1高清抓拍一體化攝像機
高清抓拍一體化攝像機內置車牌識別、車型識別等功能，部分采用ARM嵌入式[3]、DSP(Digital Signal Processing)技術。一體化攝像機不需要計算機和操作系統，可實現對車牌的識別和車輛的抓拍。
1)固定式槍機
固定式槍機，主要針對涉及卡口(打手機、不系安全帶等)、不按規定車道通行、逆向行駛、不按導向車道行駛等違法行為的抓拍。傳統多采用線圈觸發方式，通過車檢器，將信號傳輸至一體化攝像機進行抓拍和車輛違法信息的生成；隨著視頻處理技術的發展，視頻觸發方式的應用逐步得到推廣。
2)球機
一體化球機常用于違法停車自動抓拍。該方式通過球機內嵌入式智能化模塊，完成對抓拍區域內違法停車圖片、數據、短視頻流等數據的采集，通過通信模塊(光端機或無線通信模塊)，將違法信息傳輸至中心平臺。另外，可根據交*部門對前端視頻、數據存儲的需求，設置相應存儲設備。
高清抓拍一體化攝像機抓拍方式采用嵌入式一體化設計，可脫離工控機獨立運行，能有效減少外場設備數量，具有體積小、集成度高、能耗低、可靠性高等優點。
但該方式受技術發展影響，前期建設階段，設備成本投入相對較大；隨著交管業務部門抓拍功能需求的增加，相機升級成本較大。
2.1.2高清攝像機+工控機
該模式中，通過攝像機獲取抓拍區域實時視頻流，傳輸至前端工控機；通過前端工控機，運用圖像處理和分析技術，對視頻流中交通違法車輛進行判別和智能分析，按照規定格式，生成數據、圖片或短視頻流等違法信息數據。
該方式主要依靠工控機對視頻流進行智能分析和處理，生成相應違法車輛數據信息。
該方式通過對工控機的升級，針對交管部門不同功能抓拍需求，具有靈活的適應性。但改方式前期需在前端設置工控機，外場設備數量相對較多。
2.1.3攝像機+中心分析服務器
該抓拍技術主要針對傳統卡口進行設置，傳統卡口系統將識別算法嵌入至硬件設備，對車輛牌照、號牌種類、車身顏色等信息進行識別，即本文所述種模式。隨著公**警部門業務需求的增加(如新能源號牌識別、開車是否打手機、不系安全帶等信息抓拍識別)，傳統卡口嵌入式設備已有算法無法滿足，硬件設備升級困難。針對卡口系統完善的大中型城市，如果大面積替換前端攝像機，會造成資產的浪費。為了在現有傳統卡口相機條件下，達到對交管部門業務需求的目的，“攝像機+中心分析服務器分析”的抓拍技術方案得到發展。
該技術通過外場攝像機采集監控區域內車輛圖片及相關數據信息，并傳輸至中心平臺。平臺通過分析服務器，對采集圖片進行二次分析，完成對交通違法行為的識別和生成。
該方式主要應用于傳統卡口，針對一體化抓拍攝像機升級困難情況下進行使用。能有效避免國有資源的浪費。
2.2交通違法抓拍通信系統
交通違法抓拍數據主要涉及違法數據、圖片和短視頻流等信息，部分地區管理部門，部分系統需傳輸實時視頻流信息。根據交管部門業務需求、投資估算的不同，可有選擇性的采用無線通信傳輸或有線通信傳輸。
2.2.1無線通信傳輸
無線通信傳輸通過在前端設置無線通信模塊，將前端抓拍數據傳輸至中心平臺。常見的方式為租用運營商SIM卡，采用包月流量的方式，通過4G網絡將數據傳輸至中心平臺。
該方式主要適用于卡口、不按導向車道行駛、逆向行駛、違法停車等以圖片、數據和短視頻流為主的違法行為。該類型傳輸模式，對網絡帶寬要求較低，數據傳輸量較小。
如存在視頻流傳輸需求，對該方式從網絡帶寬、流量、經濟性等各方面考慮，可針對短時實時視頻流的臨時調閱使用；如要求外場實時視頻流傳輸，該方式不推薦使用。
2.2.2有線傳輸
有線通信傳輸通過前端設置光模塊，將前端抓拍數據傳輸至中心平臺。常見的方式為租用運營商專網的方式。
該方式可滿足具有實時監控視頻流需求的違法抓拍，即在完成交通違法抓拍的同時，向中心傳輸實時視頻流，用于公*治*監控。
存儲需求
為保障數據的公正性和可靠性，攝像機抓拍數據需進行規定時間的前端本地存儲和中心存儲。
常規情況下，交管部門違法抓拍系統只需在前端和中心存儲圖片、設備數據、短視頻流等信息。該條件下，常規抓拍攝像機前端配置內存卡即可滿足存儲需求。
如果建設項目，包含公**安監管需求，還需進行實時視頻流存儲。以上海為例，公*數字高清圖像監控系統建設中，要求“不間斷記錄每秒不少于25幀的H.264高清碼流，保存時間不低于30天，標清碼流不要求存儲。”即每路高清需要存儲空間為2.592 TBytes。即，需額外配備存儲設備。
系統設計
在相同抓拍技術下，系統架構設計主要依據交管部門業務需求及存儲要求。根據需求不同，分為無線傳輸系統設計和有線傳輸系統兩類。以違法停車為例，系統設計如下：
4.1無線傳輸系統設計
該系統主要傳輸違法車輛圖片、數據及短視頻流等內容，違法信息采用前端和中心同時存儲的方式。
無線傳輸模式下，能滿足業務不能基本交通違法抓拍的需求。具有構架簡單、造價低、工期短(不涉及光纜敷設)等優點。
4.2有線傳輸系統設計
采用有線傳輸的交通違法抓拍系統，能在滿足基本違法抓拍需求的基礎上，可實時存儲和傳輸視頻流，具備治*監控功能。能同時滿足多個業務部門需求。
與無線傳輸相比，改方式造價較高，尤其涉及以郊區為代表的未敷設光纜區域道路，表現比較突出。另外，如果前端抓拍點位較多，考慮網絡帶寬和存儲容量等因素，需設計多個分中心進行存儲和傳輸。整體架構，相對復雜。
結論
本文從抓拍處理技術、通信、存儲等多個角度，對交通違法抓拍系統進行分析和研究。在業務部門建設和管理需求的基礎之上，結合已有項目經驗，考慮建設成本和實用性，針對不同類型需求，提出相應系統架構，為今后相關項目系統設計提供相應參考。本文主要從需求層面，對系統設計進行研究，涉及系統軟件和平臺部分，需結合實際項目需求，進行設計和研發。
參考文獻：
[1]GA/T 832-2014.道路交通安全違法行為圖像取*技術規范.
[2]GA/T 496-2014.闖紅燈自動記錄系統通用技術條件.
[3] 于慶軍, 胡泓, 劉建偉,等. 基于ARM和數碼相機的交通違法抓拍系統設計與實現[J]. 現代電子技術, 2007, 30(6):76-78.
作者簡介 王百里：上海智能交通有限公司
