绿色通道检测系统研究

发布时间:2015-07-21

　　所属战略性新兴产业领域： 高端装备制造

　　所属高新技术领域： 现代交通

　　属其他学科、专业领域： 电子、通信与自动控制技术;计算机科学技术

　　单位名称： 吉林省高速公路管理局

　　成果简介：

　　1.1科技成果简介

　　本课题是吉林省交通运输厅下达的科技项目，由吉林省高速公路管理局与吉林大学共同承担。课题名称为绿色通道检测系统研究，课题立项编号为2010年吉林省交通科技项目及经费计划 吉交科教【2010】(250)。该项研究开始于2010年12月1日，终止于2012年11月30日。本项目科技陈果登记批准登记单位为吉林省科技厅，批准登记号2013251，批准登记日期为2013年5月22日。

　　项目组通过调研、仿真实验及理论分析，在自主研发绿通货物车体透视系统和车头主动避让智能系统基础上，结合高速公路现有的车辆动态摄像系统，应用智能计算技术，开发出的一套软硬件相结合的绿色通道检测系统。整个系统包括绿色通道射线扫描系统研究、车头避让及车身识别研究、绿色通道射线成像研究、多特征融合货物夹带识别研究和绿色通道管理系统研究等方面的内容。

　　成果创新性：

　　1.2创新性

　　与本项目有关的国内外专利申请和授权情况主要体现在本系统支撑技术方面，还未见与绿免检测系统类似的专利和产品。其中北京质子科技开发有限公司于2002 年12 月30 日提交了名为“正电子断层扫描中热源高分辨快速图像迭代重建方法”的申请专利，并于2004 年11 月17 日获得专利授权(专利号：ZL02159926.2);美国GE 医疗系统环球技术有限公司于2003 年11 月6 日提交了名为“图像重构方法和X 射线CT 装置”的专利申请了，并于2005 年5 月11日获得专利授权(专利号：ZL200310120365.X)。鉴于此情况，本项目的成果将具有较好的市场先机，有望较早获得专利授权，并具有良好的市场前景。

　　项目所述高速公路绿色通道检测系统，是通过计算机断层扫描设备把待测目标进行切片式扫描，以获得各断层的界面，然后通过三维重建技术，把待测目标进行三维重构，最后通过模式识别的技术和方法对待测目标进行识别，以自动检定是否为可绿色通关物品。

　　本课题组在完成绿色通道检测系统软硬件的基础上申报了两项国家发明专利，授权两项国家实用新型专利和两项软件著作权。

　　成果独占性：

　　1.3独占性

　　课题组在大量射线源对比、成像装置选择、射线强度采集、绿色通道常见货物灰度扫描及司乘区域环评检测等仿真实验的基础上，提出基于450kvX射线的绿色通道射线成像技术。

　　自主研发一套准确、高效、实时高速公路绿色通道车辆驾驶室主动避让智能控制系统，在使用该系统后，当绿色通道检测系统利用射线辐射成像技术对封闭车辆进行无损快速检查时，绿色车辆驶过X射线检测系统通道的过程中，能够很好的避免X光照射对驾驶员及司乘人员造成不必要的伤害。系统利用BP神经网络对车长进行动态测量，基于大量实验，确定神经网络的结构和参数，从而使得测量的车长精度更精确，为驾驶室避让提供可靠依据。

　　课题组针对绿色通道货车车身识别问题进行了深入研究，提出一种基于提取图像关键点的方法进行图像匹配并识别车型，通过构建新颖的降维技术可以在保证对环境中目标辨识效果基础上，大大提高算法的识别速度，从而保证车辆通关的通畅。利用多特征融合技术判定绿通货车是否夹带。在进行绿通货车检测时，收集货车的各种特征，根据历史的绿通货车信息构建了基于one-class SVM的数学模型，用于初步识别真伪绿通车辆。为适应车辆快速通关的要求，模型采用主成分分析降维技术减少了不相关的特征，并利用遗传算法自动构建模型，提升运行速度、准确性和易用性。货车进行扫描后，对图像进行特征提取，依据历史信息，构建基于图像的夹带模式发现模型，利用该模型进行分析，判定是否为夹带车辆。综合这两个模型提出新型的多特征融合技术用于判定货车是否夹带，并利用新得到的信息完善这两个模型，使检测效率得以提高。

　　综上所述，本课题组研发的绿色通道检测系统在技术上很难获取或复制，因此具有很好的独占性

　　成果盈利性：

　　1.4盈利性

　　绿色通道检测系统通过射线成像系统，生成相应图像，经过图像处理分析后，判定车辆所载货物是否夹带非绿通货物。

　　目前项目成果已经形成样机，该样机在温度-40C°～+40C°，混装符合高速公路标准前提下，单车检测准确率>=95%，单车快速扫描模式反应时间30秒，在吉林省高速公路拉林河收费站无故障运行时间>=365*24小时。

　　该系统在吉林省投放1个站点，每年可减少1000-1500万的通关费用损失。未来投放20个站点可节省2-3亿通关费用损失。

　　绿色通道检测系统的运行，确保了绿色通道货车检查工作的客观性，提高高速公路检查站的工作效率，节省大量的人力和物力，在拉林河收费站取得了显著社会及经济效益，其研究成果具有全国推广价值。

　　成果持续性：

　　1.5持续性

　　吉林省高速公路管理局承担全省高速公路的管理工作，自从长平高速公路建成以来，不断总结管理经验，较早地实现IC 卡收费和联网收费，走在了全国的前列。特别在路面养护方面，管理严格、技术和养护设备比较先进，并不断总结探索养护管理的新途径、新技术在高速公路管理领域的实际应用，取得了一定的效果。近几年共研究科研项目20 余项，研究范围涉及管理体制、设备改造、养护工程技术、监控、收费、通信、机电等，其中《高速公路综合除雪防滑技术及应用研究课题》、《高速公路收费系统改造及联网技术研究》获省科委科技进步三等奖。《高速公路黑色路面快速修补工艺及配套设备开发与应用研究》、《吉林省高速公路绿化管理系统》分获吉林省公路学会科技进步二等奖、三等奖。高管局的科研工作比较注重前期研究，密切结合生产实际，实用性强，对生产有很大的指导作用。科研项目在工作中产生，经系统研究后应用于实际，使课题的推广较快、效益明显可观。《高速公路护栏板修复成套技术研究》、《高速公路黑色路面快速修补工艺及配套设备开发与应用研究》、《高速公路收费系统改造及联网技术研究》、《吉林省高速公路绿化管理系统》、《高速公路自动栏杆研究》、

　　《高速公路收费底层车道控制系统》、《高速公路外场机电设备防雷技术的研究》等项目已经在应用中。

　　吉林大学计算机科学与技术学院拥有较强的科研实力，在人工智能等领域处于国内领先地位，有较强的知名度。主要研究方向有：智能信息处理、软件形式化、软件工程、数据库与web 智能、数据库与智能网络、知识工程与知识科学、计算智能、智能工程、计算机图形学与数字媒体、计算机图像处理与虚拟现实、智能控制与嵌入式系统、计算机空间信息处理技术、网格计算与网络安全、计算机协同工作技术、移动通信与网络系统、通信软件与协议工程、生物信息技术、生物信息识别与信息安全技术等。近五年，承担国家级和省部级科研项目110 项，科研总经费6000 多万元。在上述项目支持下，取得了综合信息矿产预测理论与方法体系、多媒体玉米生产智能系统 MISMAP 和智能系统开发平台、微机电系统建模、分布式系统与网络软件、符号计算及人像识别技术研究、ERP 开发平台及应用等8 项标志性成果。

　　目前承担的主要国家和省部级纵向项目45 项，总经费4500 多万元。其中国家和省部级重大重点项目22 项, 主要包括973 计划项目1 项、国家863 高技术重大项目5 项、国家科技攻关项目1 项、国家计委重大项目、国家其它重大科技项目3 项、国家自然科学基金重大基金项目2 项、国家自然科学基金重点项目1 项、国家自然科学基金面上项目9 项、吉林省科技发展重大项目2 项和博士点基金项目等。

　　近年来，获国家科技进步二等奖1 项，电子部特等奖1 项，吉林省科技进步一等奖2 项，省部级科技进步二等奖4 项、三等奖13 项，全国商业科技进步奖三等奖1 项，长春市科技进步一等奖1 项, “九五”国家重点攻关计划重大科技成果奖1 项。发表学术论文、专著情况：发表学术论文900 多篇，被SCI 收录130 篇， EI 收录212 篇，出版专著24 部。

　　因此，课题组具有很强的技术力量和持续创新能力。

　　成果先进性：

　　1.6先进性

　　该产品主要技术创新点如下：

　　(1)首次将X射线成像技术用于绿色通道货车检测领域，并形成相关产品。

　　(2)首次将多特征融合技术用于判定绿通货车是否夹带，提高了检测的效率。

　　(3)研发的绿色通道检测系统具有主动驾驶室避让功能，避免了射线对司乘人员的伤害。

　　(4)研发的X射线发射设备具有方向可控的优势，能够避免对周围环境辐射危害。

　　(5)系统的成本仅是同类产品的一半，相关设备安装方便，维护简单，通过短期培训，相关单位就可以使用并维护设备。

　　2013年4月20日，由吉林省交通运输厅在吉林省高速公路管理局主持召开了“绿色通道检测系统研究”项目成果鉴定会，与会专家一致认定项目成果具有创新性，社会经济效益明显，推广前景良好，总体技术水平达到国际领先水平，其中具有主动车头避让功能的X射线的绿色通道智能检测方法达到了国际领先水平。

　　成熟度： 试用

　　市场分析：

　　2.1市场分析

　　该绿色通道检测系统次将X射线成像技术用于绿色通道货车检测领域，并形成相关产品。同时，首次将多特征融合技术用于判定绿通货车是否夹带，提高了检测的效率。它将理论研究与产品开发紧密的结合在一起，极大地推动了交通运输业特别是绿色通道检测领域的进步。

　　该绿色通道检测系统采用环评连锁装置，减少对周围环境的辐射污染。同时，减少对对车载货物的辐射，保障了消费者的安全。

　　该绿色通道检测系统采用主动车头避让技术，保证了司乘人员的安全。

　　本项目研制开发的绿色通道检测系统具有环保优势、食品安全优势、价格优势、技术优势、维护优势以及发展优势等六大优势，可广泛地应用于全国各地高速公路收费站的绿色通道，具有极强的市场推广前景。该系统批量化生产，以每台设备毛利50 万元计算，仅东北三省，因技术推广产生的经济效益高达3000 万元。

　　本系统采用自动控制方式，全计算机化数据管理模式，可远程对数据进行统计、分析和管理工作，提高了系统的资源利用率，与此同时，计算机化管理的模式，将人为干预降到最低。数据可回溯，大大增强了绿色通道车辆管理力度，完善了绿通车辆的管理体系，社会效益十分显著。

　　相比传统或其它检测手段，该系统具有实时、快速、直观的特点，对于非绿通伪装车辆能够高效识别，减少司机与收费站纷争，有效化解社会矛盾。

　　综上所述，该产品具有很强的市场竞争力。

　　商业模式分析：

　　2.2商业模式分析

　　绿色通道检测系统由吉林省高速公路管理局和吉林大学共同承担自主研发的一套系统，产品主要用于高速公路各收费站绿通道车载货物检测。

　　该产品首先经过了试运行，然后向在东三省各高速公路收费站进行推广，未来将面向全国推广。

　　营销状况：

　　2.3营销状况

　　高速公路绿免检测系统能够确保检查工作的客观性，提高高速公路检查站的工作效率，节省大量的人力和物力，也是目前模式识别技术领域的前沿课题，有着广阔的市场应用前景。但是，这项技术的研究，在计算机应用技术研究领域是比较滞后的。其原因，不仅在于识别算法研究的难度，还在于检测信号的前期预处理方法研究的滞后，以至于国际国内市场仍是空白领域。

　　绿色通道检测系统是一套自主研发的高速公路绿免检测系统，能够加速鲜活农副产品的检测速度，提高鲜活农副产品的通关质量，减少非绿色通道鲜活农副产品混关，降低人工成本及避免贪腐产生。

　　由此可见，绿色通道检测系统具有很高的经济和社会效益，具有很高的全国推广价值。因此需要培育新的市场。

　　该系统投入生产，每台设备成本400万元。产品主要用于各高速公路收费站。目前该产品在吉林省高速公路拉林河收费站无故障运行时间>=365*24小时，减少1000-1500万的通关费用损失。

　　拟采取的转化方式： 技术转让

　　应用推广的已投入情况： 480万元

　　融资用途： 市场开拓

　　评价方式： 鉴定

　　评价日期： 2013年4月20日

　　评价意见：项目成果具有创新性，社会经济效益明显，推广前景良好，总体技术水平达到国际领先水平，其中具有主动车头避让功能的X射线的绿色通道智能检测方法达到了国际领先水平。