淺談智能視頻分析在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、淺談智能視頻分析在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用來源 發(fā)表時(shí)間 2010-2-21 15:40:00本文從集成商的角度探討當(dāng)前高速公路監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)智能視頻分析的需求,智能視頻分析在高速公路交通領(lǐng)域的應(yīng)用情況,存在的問題以及將來應(yīng)用的前景。視頻監(jiān)控在高速公路機(jī)電工程的應(yīng)用高速公路機(jī)電系統(tǒng)主要有常規(guī)三大系統(tǒng):收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)。視頻監(jiān)控在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用非常廣泛,主要應(yīng)用在收費(fèi)系統(tǒng)、道路監(jiān)控系統(tǒng)、隧道監(jiān)控系統(tǒng)以及管理用房的監(jiān)控當(dāng)中。在收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用收費(fèi)系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控主要包括對(duì)收費(fèi)車道、收費(fèi)亭、收費(fèi)廣場(chǎng)、收費(fèi)站房監(jiān)控。在日常業(yè)務(wù)管理上,視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于收費(fèi)管理人員對(duì)收費(fèi)廣場(chǎng)的交通流,收

2、費(fèi)員對(duì)車型、車種判別情況(收費(fèi)信息疊加在視頻圖像上以及收費(fèi)員與司機(jī)交流進(jìn)行直觀的監(jiān)視,是一個(gè)重要的管理手段;在突發(fā)意外事件的處理上,視頻監(jiān)控系統(tǒng)既能盡早提供預(yù)警信號(hào),也是事后稽查突發(fā)事件的重要依據(jù)。在道路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用在道路監(jiān)控系統(tǒng)中,通常在匝道的出入口立交、橋梁、長(zhǎng)下坡等重要地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)監(jiān)控點(diǎn),現(xiàn)在一些重要主干高速路段,全程每2公里設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn),配置高倍數(shù)變焦鏡頭和云臺(tái),實(shí)現(xiàn)整條道路的全程監(jiān)控。隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用在高速公路中,由于隧道環(huán)境特殊,且在一定距離內(nèi)空間封閉,一旦在其中發(fā)生交通事故,救援以及疏散等問題難度非常大,因此,對(duì)于保證隧道安全運(yùn)營(yíng)的隧道監(jiān)控系統(tǒng),越來越得到工程建設(shè)者和管

3、理者的重視。隧道機(jī)電系統(tǒng)主要由五大系統(tǒng):隧道監(jiān)控系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)、隧道照明系統(tǒng)、隧道供配電系統(tǒng)及消防系統(tǒng)。這些系統(tǒng)不獨(dú)立存在,通過軟件組態(tài)形成后臺(tái)控制系統(tǒng),各系統(tǒng)是有機(jī)結(jié)合在一起的,相互聯(lián)動(dòng)。而在隧道監(jiān)控系統(tǒng)中,通常隧道內(nèi)每150米設(shè)置一個(gè)固定監(jiān)控點(diǎn),在人行橫洞、車行橫洞、隧道口設(shè)置云臺(tái)或快球,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng),將隧道互通樞紐的交通狀況、道路狀況、能見度狀況傳到監(jiān)控中心或隧道管理站,在監(jiān)控中心或隧道管理站監(jiān)控室閉路電視監(jiān)視器或大屏幕投影系統(tǒng)上顯示,結(jié)合視頻事件檢測(cè)系統(tǒng),為選擇正確的交通控制策略提供依據(jù),并可對(duì)視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和錄像,以便分析及取證。應(yīng)用現(xiàn)狀以往受視頻分析處理

4、技術(shù)條件所限制,對(duì)視頻信號(hào)的分析判斷主要依靠人的決策,隨著視頻智能分析技術(shù)的進(jìn)步,在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用上,視頻信息處理正從一種輔助決策工具逐漸向自動(dòng)決策系統(tǒng)方式過渡。當(dāng)前智能視頻分析技術(shù)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中成熟的應(yīng)用是車牌識(shí)別系統(tǒng)、事件檢測(cè)分析系統(tǒng)以及視頻交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。車牌識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)基本取代了人工錄入車牌這一原始方式;事件檢測(cè)分析系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)被高速公路管理者逐步接受,在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用;車輛檢測(cè)系統(tǒng)與線圈車檢系統(tǒng)、微波車檢系統(tǒng)三種車輛檢測(cè)系統(tǒng),已經(jīng)成為高速公路機(jī)電系統(tǒng)最主流的車輛檢測(cè)方式,交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)也逐步成熟,已顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),正獲得道路管理者尤其是交警部門的青

5、睞。車牌識(shí)別車牌識(shí)別系統(tǒng)是智能交通最基本的組成構(gòu)件之一,目前應(yīng)用已經(jīng)非常成熟,是高速公路收費(fèi)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,識(shí)別系統(tǒng)以自動(dòng)車牌號(hào)碼識(shí)別為基礎(chǔ),可以對(duì)通過的車輛進(jìn)行自動(dòng)登記、驗(yàn)證、監(jiān)控、報(bào)警。通過車牌識(shí)別系統(tǒng),高速公路入口收費(fèi)系統(tǒng)可以在通行卡(票上保存系統(tǒng)識(shí)別車牌號(hào)碼及車牌圖片二值化信息,在高速公路出口利用車牌識(shí)別系統(tǒng)對(duì)車牌號(hào)碼或車牌圖片二值化信息進(jìn)行匹配,判斷通行卡(票代表的入口車輛是否為出口車輛,可以有效地發(fā)現(xiàn)和避免換卡行為。同時(shí)系統(tǒng)所定位出的車牌圖片和識(shí)別出的車牌號(hào)碼成為管理、查詢通行車輛的重要途徑,可以有效地加強(qiáng)收費(fèi)管理,限制和發(fā)現(xiàn)舞弊行為。事件檢測(cè)分析高速公路用視頻監(jiān)控路段運(yùn)行

6、,監(jiān)控人員不可能長(zhǎng)時(shí)間不間斷盯著屏幕監(jiān)視,如果依賴于回放檢索,會(huì)導(dǎo)致時(shí)間處理滯后。因而,事件檢測(cè)分析系統(tǒng)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。事件檢測(cè)分析系統(tǒng)在圖像覆蓋范圍內(nèi),能夠進(jìn)行各種交通車輛、事故進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。系統(tǒng)在每個(gè)類型車道(超車道、行車道、緊急行車道、緊急停車帶、三角地帶和一般交通狀況下能自動(dòng)檢測(cè)下列狀況:車輛停駛、車輛減速、車輛超速、車輛低速、車輛逆行、車輛排隊(duì)長(zhǎng)度超過閾值、交通擁堵、行人、車龍、遺撒遺棄物、煙霧和火災(zāi)等。并且提供相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量:流量、速度、占有率、車頭間距、隊(duì)列長(zhǎng)度、車輛分型等。當(dāng)發(fā)生交通車輛事故時(shí)系統(tǒng)能夠快速自動(dòng)報(bào)警和錄像,為道路的交通安全管理和道路運(yùn)營(yíng)

7、提供幫助。而在隧道監(jiān)控中,事件檢測(cè)分析系統(tǒng)檢測(cè)到有煙霧超過警戒報(bào)警,系統(tǒng)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案,指揮通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和消防系統(tǒng)立刻聯(lián)動(dòng),對(duì)監(jiān)控信息自動(dòng)采集,通過智能視頻分析技術(shù)分析、判斷并輸出結(jié)果。交通狀態(tài)檢測(cè)當(dāng)前在一些交通流量很大的高速公路中,尤其在許多大城市的繞城高速公路中,出入口匝道經(jīng)常發(fā)生堵車,如何有效疏導(dǎo)交通是一個(gè)亟需解決的問題,視頻交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)合交通誘導(dǎo)系統(tǒng)提供了解決辦法。交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)通過對(duì)道路沿線的監(jiān)控?cái)z像機(jī)傳回的視頻信號(hào)進(jìn)行分析和處理,自動(dòng)識(shí)別出路段的交通狀態(tài)(交通狀態(tài)分為:暢通、擁擠、堵塞三種狀態(tài);當(dāng)檢測(cè)到道路交通發(fā)生擁擠或堵塞時(shí),系統(tǒng)通過語(yǔ)音報(bào)讀、文字閃爍等方式進(jìn)行報(bào)警,

8、提示交通管理員及時(shí)對(duì)交通擁堵事件進(jìn)行交通疏導(dǎo)處理,并可通過對(duì)交通擁堵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,為交通管理提供決策依據(jù),把過去的被動(dòng)式交通管理上升為主動(dòng)式的交通管理,從而保證道路交通的暢通運(yùn)行,提高交通管理水平提供有力的技術(shù)手段。同時(shí),與交通誘導(dǎo)等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng),在事件發(fā)生時(shí),通過交通誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)布交通信息,實(shí)現(xiàn)智能化的交通管理。針對(duì)性開發(fā)智能視頻分析技術(shù)當(dāng)今全國(guó)主要省份均實(shí)現(xiàn)了高速公路全省聯(lián)網(wǎng)或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)監(jiān)控,對(duì)于監(jiān)控中心或片區(qū)監(jiān)控中心來說,均需要面對(duì)海量數(shù)據(jù),如何從海量數(shù)據(jù)中挖掘出有用信息,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)智能監(jiān)控和“查看”視頻,進(jìn)行自動(dòng)化的監(jiān)控,提高監(jiān)控效率,是當(dāng)前一個(gè)值得挖掘的課題。針對(duì)高速公路應(yīng)用特點(diǎn),開

9、發(fā)專用的、解決特定需求的智能分析產(chǎn)品,將會(huì)在高速公路監(jiān)控領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用。目前業(yè)內(nèi)也有一些結(jié)合本行業(yè)特點(diǎn)的系統(tǒng),主要有以下三種。·硬盤錄像資料的稽查檢索:目前高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全省或區(qū)域硬盤錄像的聯(lián)網(wǎng),高速公路稽查人員目前主要是通過人工快速瀏覽方式檢索視頻錄像,審查收費(fèi)員收費(fèi)過程或其他人員在崗位工作過程中有無違規(guī),在實(shí)際稽查過程中顯然無法瀏覽所有海量的圖像資料,只能通過抽查的方式實(shí)現(xiàn),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率低下,需要一套智能視頻分析檢索系統(tǒng)來提高工作效率,目前這一方面已經(jīng)在做有益的嘗試,已有初步的產(chǎn)品;·基于視頻的路徑識(shí)別系統(tǒng):聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)在全國(guó)許多省份如火如荼的展開,隨著聯(lián)

10、網(wǎng)收費(fèi)的深入,高速公路路網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、加密,收費(fèi)車輛的精確路徑識(shí)別問題是人們迫切解決的一個(gè)問題,因而基于視頻的路徑識(shí)別系統(tǒng)開始出現(xiàn)并與與其他路徑識(shí)別方式互補(bǔ);·基于視頻的火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng):基于普通視頻或紅外熱成像在火災(zāi)檢測(cè)中的應(yīng)用正在嘗試,雖然目前不能取代當(dāng)前光纖感溫、光纖光柵或雙波長(zhǎng)的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng),但也對(duì)視頻分析的應(yīng)用提供了一個(gè)很好的思路。結(jié)語(yǔ)智能視頻分析技術(shù)很早在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)有局部的應(yīng)用,現(xiàn)階段車牌識(shí)別技術(shù)已經(jīng)非常成熟應(yīng)用廣泛,交通事件檢測(cè)分析和交通狀態(tài)檢測(cè)應(yīng)用也正在快速擴(kuò)大,但是其進(jìn)一步發(fā)展還是面臨著重重困難。從使用上來說,最理想的狀況當(dāng)然是所有對(duì)交通視頻的監(jiān)看都可以由視頻分析技術(shù)來完成,但現(xiàn)實(shí)并不能達(dá)成此種程度。當(dāng)前視頻分析技術(shù)應(yīng)用還停留在實(shí)驗(yàn)階段,不能很好地發(fā)揮作用。除了受自身技術(shù)因素制約,高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中,分中心、區(qū)域中心及省中心的監(jiān)控圖像從前端數(shù)字化后經(jīng)過多級(jí)編碼,尤其經(jīng)過不同廠家不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備后,圖像質(zhì)量不能保證,影響了智