停車場(chǎng)用大規(guī)模中心車牌識(shí)別系統(tǒng)建設(shè)方案匯報(bào)-2012-07-12版

深圳市川大智勝科技發(fā)展有限公司2012-07-10建設(shè)方案匯報(bào)大規(guī)模停車場(chǎng)中心車牌識(shí)別系統(tǒng)匯報(bào)目錄Page

2停車場(chǎng)中心識(shí)別的優(yōu)勢(shì)1中心識(shí)別方案的可行性2中心識(shí)別建設(shè)目標(biāo)3中心識(shí)別技術(shù)方案4工期及造價(jià)5停車場(chǎng)中心識(shí)別的優(yōu)勢(shì)（一）常見(jiàn)車牌識(shí)別方案介紹模擬相機(jī)前端監(jiān)控點(diǎn)中心機(jī)房光端機(jī)光端機(jī)光纖(視頻信號(hào))識(shí)別器后端識(shí)別模擬相機(jī)光端機(jī)光端機(jī)光纖(視頻信號(hào))識(shí)別器前端識(shí)別數(shù)字相機(jī)網(wǎng)絡(luò)(抓拍數(shù)據(jù)/圖片)識(shí)別器數(shù)據(jù)庫(kù)圖片存儲(chǔ)接入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)圖片存儲(chǔ)接入服務(wù)器局域網(wǎng)局域網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)數(shù)字相機(jī)網(wǎng)絡(luò)(抓拍數(shù)據(jù)/圖片)識(shí)別器交換機(jī)交換機(jī)2003年左右2005年以后中心識(shí)別2012年以后待識(shí)別圖片識(shí)別服務(wù)器(集群)圖片緩存數(shù)據(jù)庫(kù)接入服務(wù)器(集群)圖片源停車場(chǎng)中心識(shí)別的優(yōu)勢(shì)（二）三種常見(jiàn)方案的比較三種車牌識(shí)別方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比后端識(shí)別前端識(shí)別中心識(shí)別傳輸數(shù)據(jù)量大小小網(wǎng)絡(luò)中斷影響大小小設(shè)備穩(wěn)定性一般一般好前端設(shè)備成本高高

低計(jì)算資源利用率低低高故障診斷難度復(fù)雜復(fù)雜簡(jiǎn)單可擴(kuò)展性一般一般好靈活性差差好三種車牌識(shí)別系統(tǒng)功能對(duì)比社會(huì)化監(jiān)控接入----支持二次識(shí)別----支持圖片質(zhì)量診斷----支持對(duì)外提供服務(wù)----支持停車場(chǎng)中心識(shí)別的可行性(一)集群技術(shù)已經(jīng)成熟

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前集群技術(shù)已經(jīng)廣泛適用于各行各業(yè)。無(wú)論從技術(shù)方案還是軟硬件實(shí)現(xiàn)上都趨于成熟。對(duì)各種應(yīng)用場(chǎng)景都有成熟的解決方案。以下是一個(gè)可能的地理分布集群方案：市局中心系統(tǒng)和龍崗分中心系統(tǒng)共用一個(gè)虛擬IP，通過(guò)路由器上的BGP邊界路由協(xié)議(BorderGatewayProtocol)配置，可使不同地區(qū)的停車場(chǎng)設(shè)備就近接入。地理分布集群有如下優(yōu)點(diǎn)：就近接入，提高響應(yīng)速度。提供容災(zāi)功能，當(dāng)一個(gè)中心意外時(shí)，其它中心自動(dòng)接管。方便管理。前端設(shè)備使用統(tǒng)一的接入IP。中心車牌識(shí)別的可行性(二)關(guān)鍵技術(shù)成熟高性能接入集群技術(shù)圖像診斷技術(shù)圖像預(yù)處理技術(shù)識(shí)別庫(kù)

高并發(fā)、高實(shí)時(shí)性、高可用性接入一直是個(gè)難點(diǎn)。通過(guò)高可用性負(fù)載均衡以及非阻塞式IO等技術(shù)的引入，單機(jī)可處理1000車道接入、集群處理能力達(dá)到10000車道以上的接入能力成為現(xiàn)實(shí)。

通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，發(fā)展出一套行之有效的圖片質(zhì)量診斷算法，能有效的檢測(cè)出常見(jiàn)故障，如補(bǔ)光不足、偏色等。

包括傾斜校正、邊緣增強(qiáng)、濾波去噪、圖像銳化等在內(nèi)的圖像增強(qiáng)算法可進(jìn)一步提高識(shí)別率。

傳統(tǒng)的識(shí)別算法能對(duì)常見(jiàn)圖片進(jìn)行高速識(shí)別處理。新一代的智能識(shí)別算法能通過(guò)訓(xùn)練和識(shí)別，大幅度提高環(huán)境適應(yīng)能力和識(shí)別準(zhǔn)確率，對(duì)圖片質(zhì)量、傾斜等異常有著較好的適應(yīng)性。中心識(shí)別建設(shè)目標(biāo)（一）總體目標(biāo)中心識(shí)別在道路監(jiān)控領(lǐng)域是一個(gè)前沿領(lǐng)域，無(wú)成功經(jīng)驗(yàn)可借鑒，考慮到海量的數(shù)據(jù)處理需求和廣闊的應(yīng)用前景，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上而言，應(yīng)當(dāng)具備足夠的可擴(kuò)展性和靈活性。從系統(tǒng)建設(shè)角度講，應(yīng)當(dāng)采取分批建設(shè)策略。故分別制定一、二期指標(biāo)。即一期建設(shè)完成后，通過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)容（主要是通過(guò)增加硬件來(lái)擴(kuò)大處理能力），即可達(dá)到二期目標(biāo)中心識(shí)別系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)一期指標(biāo)二期指標(biāo)說(shuō)明峰值數(shù)據(jù)接收能力200條/秒1000條/秒深圳目前峰值60-80條/秒峰值IO速度20M/秒100M/秒每圖片按100K計(jì)算日處理能力2000萬(wàn)記錄/天10,000萬(wàn)記錄/天深圳目前約500萬(wàn)/天車牌識(shí)別處理能力200條/秒1000條/秒最大識(shí)別延遲<2秒<2秒車牌數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)延遲<3秒<3秒圖片緩存時(shí)間7天7天建設(shè)一套能處理萬(wàn)路(以車道計(jì))級(jí)別的，能完成中心車牌識(shí)別任務(wù)的高性能計(jì)算集群。中心識(shí)別建設(shè)目標(biāo)（二）總體架構(gòu)高可用性和負(fù)載均衡結(jié)合的、高性能的中心接入和中心識(shí)別系統(tǒng)。配置E7530級(jí)別志強(qiáng)芯片，每機(jī)2CPU共12核(2.0GHz)，則每識(shí)別服務(wù)器每秒可處理60條車牌識(shí)別請(qǐng)求圖片存儲(chǔ)僅作為緩存用。保留7天，約需要20T存儲(chǔ)?？衫檬芯脂F(xiàn)有存儲(chǔ)。識(shí)別數(shù)據(jù)緩存1個(gè)月。約需2T。中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（一）接入-負(fù)載均衡調(diào)度原理一般的負(fù)載均衡調(diào)度算法(如輪叫等)對(duì)中心識(shí)別而言存在不足，未考慮不同車道車流量大小差異較大(有的一天1萬(wàn)輛，有的幾百輛)的問(wèn)題。我們采用：基于動(dòng)態(tài)反饋的負(fù)載均衡調(diào)度算法中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（一）接入-負(fù)載均衡的實(shí)現(xiàn)我們采用七層(應(yīng)用層)負(fù)載均衡實(shí)現(xiàn)。通過(guò)修改接入?yún)f(xié)議，增加一個(gè)認(rèn)證過(guò)程。返回包里帶上均衡器計(jì)算出來(lái)的最合適的接收服務(wù)器地址。前端系統(tǒng)直接與接收服務(wù)器建立連接，后續(xù)通信不再通過(guò)負(fù)載均衡器。中心識(shí)別的數(shù)據(jù)包流量特點(diǎn)是輸入大（有圖片），應(yīng)答小故傳統(tǒng)的四層負(fù)載均衡方案，如NAT(網(wǎng)絡(luò)地址翻譯)、IP-TUNNAL（IP隧道）、DR（直接路由）等方法都不是最佳方案。NAT方式數(shù)據(jù)包處理示例源地址10.39.1.225:3456目的地址10.61.1.1:8000改寫并發(fā)送給選定的接收服務(wù)器：源地址10.39.1.225:3456目的地址172.0.0.1:8000接收從接收服務(wù)器收到的數(shù)據(jù)包返回：源地址172.0.0.1:8000目的地址10.39.1.225:3456改寫源地址并發(fā)回給請(qǐng)求端源地址10.61.1.18000目的地址10.39.1.225:3456可以看出：所有數(shù)據(jù)包都要通過(guò)負(fù)載均衡，單臺(tái)流量壓力過(guò)大。其它兩種方案只是應(yīng)答包不通過(guò)，一樣存在問(wèn)題中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（一）接入-共享圖片緩存為避免系統(tǒng)耦合，也便于實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)處理。接收集群和處理集群在邏輯上需要分離。則緩存圖片需要在各服務(wù)器間共享。中心識(shí)別涉及的圖片具有流量大，單個(gè)文件較小的特點(diǎn)。單臺(tái)NAS服務(wù)器性能不足，集群NAS造價(jià)高昂，不如IP-SAN穩(wěn)定。如圖片緩存在接收服務(wù)器本機(jī)硬盤上，則如果服務(wù)器出問(wèn)題，該部分圖片則不可訪問(wèn)。造成單點(diǎn)故障。IP-SAN的問(wèn)題是不能存儲(chǔ)共享，某些時(shí)候造成資源浪費(fèi)。我們采用IP-SAN+分布式文件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緩存圖片共享。即滿足了性能和靈活性要求，又避免了單點(diǎn)故障。本機(jī)硬盤用于提供本地緩存。極大的減小文件流量。IPSAN劃分為多個(gè)區(qū)域，由多臺(tái)服務(wù)器掛載。分布式文件系統(tǒng)即保證了所有服務(wù)器可以共享存儲(chǔ)，又通過(guò)自動(dòng)備份機(jī)制保證了當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，其它服務(wù)器繼續(xù)提供服務(wù)，保證所有存儲(chǔ)可用。中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（二）識(shí)別集群-總體方案中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（二）識(shí)別集群-圖片預(yù)處理傾斜校正、邊緣增強(qiáng)、濾波去噪、圖像銳化等多種圖像處理算法綜合應(yīng)用，可提高圖像質(zhì)量，提高車牌識(shí)別準(zhǔn)確率。極端情況-傾斜校正前極端情況-傾斜校正后無(wú)法識(shí)別可以正確識(shí)別傾斜情況下的車輛捕捉與號(hào)牌識(shí)別低清晰度下的車輛捕捉與號(hào)牌識(shí)別高速情況下的捕捉與號(hào)牌識(shí)別低照度情況下的車輛捕捉與號(hào)牌識(shí)別中心識(shí)別用識(shí)別庫(kù)關(guān)鍵指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)高速識(shí)別庫(kù)高精度識(shí)別庫(kù)參考指標(biāo)牌照定位正確率99%99%99%白天識(shí)別率>95%>97%>90%夜間識(shí)別率>90%>94%>85%號(hào)牌顏色準(zhǔn)確率>90%>95%>90%識(shí)別速度<100毫秒<150毫秒

<300毫秒允許傾斜角度<15度<25度<15度圖片允許像素點(diǎn)100-160像素80-160像素

--支持圖片格式標(biāo)清/高清標(biāo)清/高清--中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（二）識(shí)別集群-兩種識(shí)別庫(kù)滿足的其它指標(biāo)：具備對(duì)民用、警用、軍用、武警、07式武警、2002個(gè)性化等汽車號(hào)牌計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別能力，所能識(shí)別的字符包括:①“0—9”十個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字；②“A—Z”二十六個(gè)英文字母；③省市區(qū)漢字簡(jiǎn)稱(京、津、晉、冀、蒙、遼、吉、黑、滬、蘇、浙、皖、閩、贛、魯、豫、鄂、湘、粵、桂、瓊、川、貴、云、藏、陜、甘、青、寧、新、渝、使、臨、臺(tái))；④軍用車牌漢字(“軍、空、海、北、沈、蘭、濟(jì)、南、廣、成”)；⑤號(hào)牌分類用漢字(“警、學(xué)、領(lǐng)、試、掛、境、港、澳、拖、農(nóng)”)；⑥武警車牌字(“WJ、大號(hào)0—9、小號(hào)0-9”)。⑤號(hào)牌分類用漢字(“警、學(xué)、領(lǐng)、試、掛、境、港、澳、拖、農(nóng)”)；⑥武警車牌字(“WJ、大號(hào)0—9、小號(hào)0-9”)。中心識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)（二）識(shí)別集群-完善的功能中心識(shí)別主要功能功能項(xiàng)說(shuō)明實(shí)時(shí)識(shí)別實(shí)時(shí)對(duì)接收到的圖片進(jìn)行識(shí)別，總處理時(shí)間不超過(guò)1秒。二次識(shí)別可自動(dòng)或者根據(jù)指令對(duì)一張或者一批圖片采用高精度識(shí)別庫(kù)識(shí)別手工識(shí)別以WebService接口對(duì)外提供單張或批量識(shí)別服務(wù)歷史識(shí)別可對(duì)選定記錄進(jìn)行再次識(shí)別并上傳中心識(shí)別輔助功能任務(wù)調(diào)度可對(duì)各任務(wù)按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行管理負(fù)載均衡采用動(dòng)態(tài)反饋算法將負(fù)載均勻的分布到所有服務(wù)器上性能監(jiān)控可對(duì)各識(shí)別服務(wù)器性能監(jiān)控，必要的時(shí)候手工調(diào)整負(fù)載