高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在路口監(jiān)控的綜合應(yīng)用

高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在路口監(jiān)控的綜合應(yīng)用發(fā)布時(shí)間：2011-04-15點(diǎn)擊次數(shù)：66智能交通網(wǎng)交叉路口交通管理面臨的問(wèn)題交叉路口作為交通網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，在整個(gè)城市路網(wǎng)的交通秩序管理中起著至關(guān)重要的作用。如果把路網(wǎng)比喻成通信網(wǎng)絡(luò)，那么路口則相當(dāng)于通信網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)或HUB，車(chē)流與人流相當(dāng)于通信網(wǎng)絡(luò)中的信息流。假如交換機(jī)或者HUB出現(xiàn)異?；蛘叱?fù)荷，則網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量大大下降，由此可以理解監(jiān)測(cè)路口交通流的重要性。在路口實(shí)施路權(quán)分配的設(shè)備是道路交通信號(hào)控制機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)信號(hào)機(jī)）。信號(hào)機(jī)有兩方面的作用：一是根據(jù)路口各方向的交通需求分配路權(quán)、調(diào)節(jié)各方向的流量，使路口的通行能力最大化；二是通過(guò)路權(quán)控制沖突的交通流，避免交通事故。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于多種因素的影響使信號(hào)機(jī)的兩個(gè)作用效能降低，主要因素包括：（1） 車(chē)輛保有量的迅猛增長(zhǎng)、交通需求迅速上升，路口的通行壓力急劇增大，這要求信號(hào)機(jī)的控制方案能及時(shí)對(duì)交通需求進(jìn)行響應(yīng)。因此現(xiàn)代路口信號(hào)機(jī)都能夠裝備不同類(lèi)型的車(chē)輛檢測(cè)器，所檢測(cè)的數(shù)據(jù)送入信號(hào)機(jī)并上傳至控制中心，使其實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)時(shí)控制。但是目前的控制是開(kāi)環(huán)的，即根據(jù)車(chē)輛檢測(cè)器的數(shù)據(jù)調(diào)整信號(hào)控制方案而不能對(duì)方案調(diào)整后的效果進(jìn)行及時(shí)有效地評(píng)價(jià)，如信號(hào)相位綠燈損失時(shí)間等無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)；（2） 缺少對(duì)路口內(nèi)通行車(chē)輛的行車(chē)行為進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)進(jìn)入路口內(nèi)的車(chē)輛出現(xiàn)異常甚至造成堵塞時(shí)不能及時(shí)檢測(cè)，進(jìn)而造成更大范圍的擁堵；（3）有些車(chē)輛不按規(guī)定的車(chē)道通過(guò)路口，或者進(jìn)入路口后不按信號(hào)當(dāng)前相位規(guī)定的方向行駛。這種行為如果沒(méi)有得到有效的監(jiān)控，一方面增加了交通事故的發(fā)生概率，另一方面影響了正常行駛的車(chē)輛，造成綠燈相位內(nèi)路口的通行能力大大下降，增加了路口延誤。以往采取的技術(shù)措施及其局限性為了解決上述的問(wèn)題，通常的技術(shù)手段不外乎兩方面：一是采用配置了車(chē)輛檢測(cè)器的自適應(yīng)信號(hào)機(jī)，二是在燈控路口安裝交通違法檢測(cè)與抓拍系統(tǒng)。（1）自適應(yīng)信號(hào)機(jī)自適應(yīng)信號(hào)機(jī)具有車(chē)輛檢測(cè)器接入端口，可以采用線圈、微波、地磁及視頻等檢測(cè)手段，獲取路口的交通需求，并且通過(guò)信號(hào)機(jī)或指揮中心的算法自動(dòng)調(diào)整信號(hào)控制方案，以使路口的通行能力最大化。車(chē)輛檢測(cè)器的檢測(cè)區(qū)域一般位于入口道上游，以上檢測(cè)技術(shù)均能滿足要求。但是如果要想觀察和評(píng)估路口的實(shí)際通行能力進(jìn)而反映控制方案的有效性，必須在路口內(nèi)設(shè)置監(jiān)測(cè)區(qū)域，這種情況下就只能采用視頻檢測(cè)技術(shù)了。在高清攝像機(jī)出現(xiàn)之前，視頻檢測(cè)主要采用的是標(biāo)清攝像機(jī)，像素?cái)?shù)量大約44萬(wàn)。在路口有限的安裝空間下，其觀測(cè)范圍、圖像的精細(xì)度都受到限制，雖然能夠檢測(cè)路口內(nèi)車(chē)輛的交通流，但是信號(hào)燈的狀態(tài)還需要配置專(zhuān)門(mén)的檢測(cè)器，由此才能確定在綠燈相位下的交通流數(shù)據(jù)。路口交通違法行為檢測(cè)與抓拍系統(tǒng)通常將路口交通違法行為檢測(cè)只是指闖紅燈電子警察，近年來(lái)又把車(chē)牌識(shí)別技術(shù)引入到違法檢測(cè)系統(tǒng)中。如果單純從闖紅燈違法檢測(cè)和抓拍的要求來(lái)看，無(wú)論是數(shù)碼相機(jī)方式還是全視頻方式都能夠在一定程度上解決問(wèn)題，并滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。但是對(duì)于影響路口通行能力、存在交通安全隱患的越線、不按規(guī)定車(chē)道的綠燈相位行駛等交通違法行為，原有的檢測(cè)方法存在缺陷：基于標(biāo)清攝像機(jī)的檢測(cè)方法可以檢測(cè)以上違法彳丁為，但是不能同時(shí)獲得清晰的車(chē)牌圖片；如果采用檢測(cè)和抓拍設(shè)備分置的方式(即采用獨(dú)立的檢測(cè)攝像機(jī)和抓拍攝像機(jī))，則違法記錄必須進(jìn)丁數(shù)字拼接而遭到質(zhì)疑。除在路口安裝闖紅燈電子警察系統(tǒng)外，還必須安裝另外的檢測(cè)以上路口多種交通違法丁為的檢測(cè)和抓拍系統(tǒng)。高清視頻綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)高清視頻綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)的根本優(yōu)勢(shì)在于它解決了標(biāo)清攝像機(jī)存在的分辨率與觀測(cè)范圍的矛盾。標(biāo)清攝像機(jī)的像素?cái)?shù)量?jī)H僅44萬(wàn)左右，如果要求獲得清晰的車(chē)牌甚至實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別，車(chē)牌所占用的像素?cái)?shù)量必須達(dá)到一定的分辨率，這導(dǎo)致攝像機(jī)的視場(chǎng)范圍受到限制。全視頻標(biāo)清違法檢測(cè)系統(tǒng)的每個(gè)車(chē)牌抓拍攝像機(jī)僅能監(jiān)測(cè)一條車(chē)道。一個(gè)完整的記錄需要幾幅反映過(guò)程的全景和包含車(chē)牌的特寫(xiě)圖片合成。高清攝像機(jī)的分辨率可以達(dá)到140萬(wàn)、200萬(wàn)、甚至500萬(wàn)。一臺(tái)攝像機(jī)可以監(jiān)測(cè)多條車(chē)道，同時(shí)能夠看清信號(hào)燈的燈色狀態(tài)。這種技術(shù)上的提升可以克服基于標(biāo)清攝像機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺陷。高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念可以說(shuō)，高清攝像機(jī)在交通監(jiān)控中的應(yīng)用給交通管理帶來(lái)了一場(chǎng)革命。不同的廠家在不同的設(shè)計(jì)理念下利用高清攝像機(jī)開(kāi)發(fā)了不同的應(yīng)用系統(tǒng)。本文推出了“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)理念上與其他的系統(tǒng)有很大不同。從根本上講，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念打破了傳統(tǒng)的電子警察、交通流檢測(cè)等具體功能的傳統(tǒng)性思維，把路口的交通管理需求放在整個(gè)城市或者區(qū)域的交通智能化系統(tǒng)的背景下，視點(diǎn)聚焦于為城市或者區(qū)域的智能交通系統(tǒng)提供豐富的信息并對(duì)交通系統(tǒng)的服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)估。因此這樣的系統(tǒng)并不是簡(jiǎn)單的多功能組合，而是面向?qū)嶋H需求，提供集成化的交通信息數(shù)據(jù)。如圖一為“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”路口設(shè)備安裝示意圖。圖一“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”路口設(shè)備安裝示意圖路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能多種違法彳丁為檢測(cè)和記錄功能“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”可以檢測(cè)和記錄多種交通違法行為，包括：闖紅燈、壓線越線、不按規(guī)定車(chē)道行駛以及不按信號(hào)相位行駛等。車(chē)牌識(shí)別功能-卡口對(duì)通過(guò)路口的每一輛車(chē)進(jìn)行檢測(cè)、記錄和車(chē)牌識(shí)別，具有卡口功能。交通流信息米集功能可以檢測(cè)路口的交通流參數(shù)以及直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)各方向的流量。這個(gè)功能除了可以用來(lái)獲得交通流參數(shù)外，還為評(píng)估信號(hào)控制方案的效能提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)源。交通事件檢測(cè)功能可以在整個(gè)高清攝像機(jī)視野范圍內(nèi)檢測(cè)交通事件，對(duì)交通異常進(jìn)行報(bào)警和圖像記錄。對(duì)于路口內(nèi)來(lái)說(shuō)，主要是擁堵、停車(chē)以及交通事故等。（5）高清監(jiān)控功能可以以流暢的幀率實(shí)現(xiàn)高清監(jiān)控。（6）交通設(shè)施監(jiān)測(cè)功能可以通過(guò)視頻分析手段檢測(cè)路口的標(biāo)線狀況、交通信號(hào)燈的工作狀態(tài)，而不需要采用獨(dú)立的信號(hào)燈狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備。（7）路口通行能力評(píng)估功能可以利用交通流參數(shù)和路口的設(shè)計(jì)通行能力，對(duì)當(dāng)前的實(shí)際通行能力進(jìn)行評(píng)估。這個(gè)功能不僅為交警部門(mén)的路口交通流疏導(dǎo)、路網(wǎng)交通流分配，而且也為交通規(guī)劃部門(mén)、交通政策制定部門(mén)進(jìn)行路網(wǎng)規(guī)劃和交通政策的決策提供基礎(chǔ)、科學(xué)的數(shù)據(jù)。另外，可以對(duì)綠燈相位實(shí)際綠燈損失時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，交警部門(mén)可以根據(jù)其分析結(jié)果調(diào)整信號(hào)相位時(shí)間，從而提高路口的交通通行能力，有效地減少路口延誤。路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”具有以下特點(diǎn)：（1）在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了以往需要多個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，大大減少了路口設(shè)備的種類(lèi)，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了路口交通監(jiān)控設(shè)施的總體投資。（2）信息的同源性：所有的檢測(cè)信息來(lái)自同一個(gè)信號(hào)源。這種同源性杜絕了對(duì)多源信息融合而帶來(lái)的法律上的質(zhì)疑。（3）證據(jù)鏈的完整性：對(duì)于違法行為監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，該設(shè)計(jì)采用同一個(gè)信息源并采取車(chē)牌識(shí)別圖片與軌跡跟蹤錄像相結(jié)合的方式，為違法處罰提供了完整的證據(jù)鏈，可以毫無(wú)疑義地區(qū)分不按車(chē)道行駛、不按信號(hào)燈相位行駛、利用渠化違規(guī)行駛等行為，而且能夠區(qū)分占道行駛和借道行駛兩種其他技術(shù)不能區(qū)分的行為。（4）系統(tǒng)的獨(dú)立性：系統(tǒng)工作安裝和使用過(guò)程中，不需要從信號(hào)機(jī)中引出紅燈信號(hào)線，直接通過(guò)圖像分析判定當(dāng)前的燈色狀態(tài)。（5）高可靠性和可維護(hù)性：系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，設(shè)備數(shù)量少，減少了故障隱患點(diǎn)，提高了可靠性和可維護(hù)性。路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用7.1路口多種交通違法行為檢測(cè)“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”是通過(guò)對(duì)進(jìn)入路口的車(chē)輛進(jìn)行軌跡跟蹤和車(chē)輛位置檢測(cè)，并結(jié)合車(chē)輛所在車(chē)道屬性、信號(hào)燈狀態(tài)來(lái)判別車(chē)輛是否違法行駛。包括：闖紅燈、壓線越線、不按規(guī)定車(chē)道行駛以及不按信號(hào)相位行駛等。限于篇幅，以下只介紹不按規(guī)定車(chē)道行駛等三種交通違法行為的抓拍。7.1.1不按規(guī)定車(chē)道行駛闖紅燈行為系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄由綠燈相位車(chē)道進(jìn)入路口的車(chē)輛，改變行駛軌跡，其行為與當(dāng)前信號(hào)燈顯示沖突。如圖二所示違法行為包括：ft V*??Hl巾右H-疋化幻iirV疣圖二不按規(guī)定車(chē)道行駛闖紅燈行為1） 左轉(zhuǎn)信號(hào)為綠燈，直行信號(hào)為紅燈，機(jī)動(dòng)車(chē)左轉(zhuǎn)車(chē)道進(jìn)入直行行為，如上圖①。2） 直行信號(hào)為綠燈，左轉(zhuǎn)信號(hào)為紅燈，機(jī)動(dòng)車(chē)直行車(chē)道進(jìn)入左轉(zhuǎn)行為，如上圖②。3） 右轉(zhuǎn)信號(hào)為綠燈，直行信號(hào)為紅燈，機(jī)動(dòng)車(chē)右轉(zhuǎn)車(chē)道進(jìn)入直行行為，如上圖③。4） 機(jī)動(dòng)車(chē)右轉(zhuǎn)渠化車(chē)道進(jìn)入，繞行直行行為，如上圖④。以上違法行為通過(guò)二個(gè)位置的圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機(jī)動(dòng)車(chē)交通違法行為過(guò)程。7.1.2車(chē)輛逆行違法行為系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛行駛軌跡進(jìn)行跟蹤，當(dāng)車(chē)輛行駛方向與車(chē)道規(guī)定行駛方向不同時(shí)，自動(dòng)記錄兩張車(chē)輛圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機(jī)動(dòng)車(chē)交通違法行為過(guò)程。如圖三所示的車(chē)輛逆行違法行為。

I圖三車(chē)輛逆行違法行為圖四車(chē)輛壓線越線違法行為7.1.3車(chē)輛壓線越線違法行為系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄車(chē)輛壓越車(chē)道分割實(shí)線行為，自動(dòng)記錄兩張車(chē)輛圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機(jī)動(dòng)車(chē)壓越實(shí)線交通違法行為過(guò)程。如圖四所示。IIIIIIII1IIII如了描I圖三車(chē)輛逆行違法行為圖四車(chē)輛壓線越線違法行為7.1.3車(chē)輛壓線越線違法行為系統(tǒng)能夠自動(dòng)記錄車(chē)輛壓越車(chē)道分割實(shí)線行為，自動(dòng)記錄兩張車(chē)輛圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機(jī)動(dòng)車(chē)壓越實(shí)線交通違法行為過(guò)程。如圖四所示。IIIIIIII1IIII如了描it為便.售田中耐星化與帝捋軍道冋時(shí)評(píng)機(jī)7.2車(chē)輛抓拍和車(chē)牌識(shí)別功能對(duì)通過(guò)路口的每一輛車(chē)進(jìn)行檢測(cè)及抓拍，自動(dòng)記錄車(chē)輛速度、車(chē)如圖五所示。型、通過(guò)時(shí)間、車(chē)道、方向和識(shí)別車(chē)牌，具有卡口功能。如圖五所示。IhmITTHT r,ilwiiv^hwani-*無(wú)■冠6?卩■?■￡：—MUt* 冊(cè)再序UrIT訊Oiti1ShA-LA-llIIQIA*ilW?5W1>H>Il山MlMUt* 冊(cè)再序UrIT訊Oiti1ShA-LA-llIIQIA*ilW?5W1>H>Il山Ml■■3WQ-IP-Il幵敦眄FM40-閃■仃出-I?rilfl'IDilll>4l1C>Ixrp-to-gi].bvil3IID-IIH1I、邨*11SMUICniT?l?XMD-ID-|1If-m1IMD-LD-ithdim*卅 I*皿g5ItlA3Ifr1111超HI?削????下!.■*nr^上_mUBftttwKSJ3*^F」?。 號(hào)〒竺互I 7?『1fc]圖五路口通行車(chē)輛車(chē)牌識(shí)別7.3交通流信息米集對(duì)每一通過(guò)路口的車(chē)輛實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)型、車(chē)速、占有率等信息，女口圖六所示。cr^tt■??上tijfflfrbnj■]|Icr^tt■??上tijfflfrbnj■]|I9tijVA口Wl.NM■■f'i 醴■! ij」 ?l ■*gl?!■圖六流量檢測(cè)信息可按入口每一車(chē)道統(tǒng)計(jì)平均車(chē)速、平均路口穿越時(shí)間、平均占有率、小車(chē)流量、大車(chē)流量、平均車(chē)頭時(shí)距、高峰小時(shí)流量等。如圖七所示。圖七按車(chē)道統(tǒng)計(jì)交通流量7.4交通事件檢測(cè)nWrriHFIIMfl LUI0ETFrtKBJ!lB_EU?raTLAMIIEI■flgl?!■圖六流量檢測(cè)信息可按入口每一車(chē)道統(tǒng)計(jì)平均車(chē)速、平均路口穿越時(shí)間、平均占有率、小車(chē)流量、大車(chē)流量、平均車(chē)頭時(shí)距、高峰小時(shí)流量等。如圖七所示。圖七按車(chē)道統(tǒng)計(jì)交通流量7.4交通事件檢測(cè)nWrriHFIIMfl LUI0ETFrtKBJ!lB_EU?raTLAMIIEI■fl■■hci.li.jjpcsMt.WhHflfii- ■■■I■■ >d34-?iHF, B■- liKWW?i"IE5KUimp!■!酉能袞IS網(wǎng)St#tl-lflMiVI4"WBpig通過(guò)“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”可以對(duì)路口的交通事件進(jìn)行檢測(cè)，主要包括：路口擁堵、交通事故、拋灑物等。對(duì)每一起事件，“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”都會(huì)對(duì)其進(jìn)行高清錄像，幀率為12.5幀，壓縮格式為H.264,如下圖八所示。圖八路口交通事件檢測(cè)高清錄像對(duì)于檢測(cè)到的交通事件，系統(tǒng)都會(huì)主動(dòng)報(bào)警，通知用戶對(duì)路口事件進(jìn)行處理。7.5高清監(jiān)控“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”的高清監(jiān)控功能每路視頻同時(shí)支持高清和標(biāo)清雙碼流傳輸，支持組播傳輸方式。多個(gè)用戶可以同時(shí)察看同一路高清視頻。標(biāo)清視頻傳輸至中心后，可以通過(guò)編碼器接入現(xiàn)有的視頻矩陣系統(tǒng)。系統(tǒng)支持每一路高清視頻流進(jìn)行錄像，也支持用戶對(duì)高清視頻錄像的察看。

7.6交通設(shè)施檢測(cè)7.6.1信號(hào)燈色視頻檢測(cè)“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”通過(guò)視頻圖像分析技術(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)路口每個(gè)信號(hào)燈的燈色進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)判別當(dāng)前各車(chē)道對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛在紅燈狀態(tài)繼續(xù)行駛時(shí)，輸出信號(hào)，由高清相機(jī)進(jìn)行抓拍。7.6.2信號(hào)燈故障檢測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)燈色檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)進(jìn)行故障判別。主要判別信號(hào)燈綠沖突、信號(hào)燈全滅、某一信號(hào)燈熄滅等。檢測(cè)到信號(hào)燈故障后，自動(dòng)報(bào)警至指揮中心，由管理人員進(jìn)行確認(rèn)。如圖九所示。 a正常正常圖九視頻實(shí)時(shí)檢測(cè)信號(hào)燈狀態(tài)并故障報(bào)警7.6.3路口交通設(shè)施圖片獲取通過(guò)圖像算法，系統(tǒng)自動(dòng)消除機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)、行人等干擾，獲取路口交通設(shè)施圖片，包括路面標(biāo)志、標(biāo)線、信號(hào)燈和桿件等。用

戶可以根據(jù)圖片對(duì)交通設(shè)施進(jìn)行狀況進(jìn)行判別，定量分析設(shè)施老化情況。如圖十所示?！觥鯯lflwWIIHH圖十路口交通設(shè)施情況7.7路口通行能力評(píng)估7.7.1交通流量統(tǒng)計(jì)“路口高清視頻綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”通過(guò)對(duì)路口交通流量的統(tǒng)計(jì)，反映路口實(shí)際通行能力，獲取路口實(shí)際交通流需求信息，為信號(hào)配時(shí)奠定基礎(chǔ)。如圖^一所示為路口日小時(shí)流量報(bào)表。圖^一路口日小時(shí)流量報(bào)表圖^一路口日小時(shí)流量報(bào)表7.7.2信號(hào)燈控制效率評(píng)估“路口高清視頻