智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)和管理中運(yùn)用分析

陳 征

智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)和管理中運(yùn)用分析

陳 征

陳 征 王 飛 項(xiàng) 煜

河南省高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控收費(fèi)通信服務(wù)有限公司

引言

伴隨著高速公路路網(wǎng)的逐步建成，近年來在高速公路運(yùn)營(yíng)管理過程中出現(xiàn)的問題越來越多，而隨著技術(shù)的高速發(fā)展，智能視頻分析技術(shù)被應(yīng)用到了高速公路建設(shè)和管理中，這對(duì)提高高速公路管理水平有著重要作用。首先對(duì)智能分析技術(shù)原理進(jìn)行了分析，其次對(duì)我國(guó)高速公路管理現(xiàn)象進(jìn)行了分析，然后對(duì)智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行了介紹，最后對(duì)存在的問題和解決措施進(jìn)行了闡述，希望對(duì)相關(guān)工作人員能夠有所幫助。

交通行業(yè)的快速發(fā)展，在高速公路上行駛的汽車逐漸增多，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)無法使高速公路高效的服務(wù)社會(huì)。智能化管理則在高速公路管理過程中起到的作用則越來越明顯。在高速公路管理中，對(duì)智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用可以提高高速公路管理水平。近幾年，我國(guó)高速公路上的車流量增加迅猛，這對(duì)智能分析技術(shù)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，高速公路管理難度大主要是由于高速公路上車流量大、車速快以及惡劣天氣等情況引起的，而智能視頻分析技術(shù)在高速公路管理中的應(yīng)用，對(duì)高速公路管理有著巨大作用，因此對(duì)智能視頻技術(shù)進(jìn)行分析意義重大。

智能視頻分析技術(shù)

視頻監(jiān)控技術(shù)是智能視頻分析技術(shù)出現(xiàn)的基礎(chǔ)，智能視頻分析技術(shù)則是智能監(jiān)控發(fā)展到一定水平的必然產(chǎn)物，利用智能視頻分析技術(shù)可以合理的解決因?yàn)楸O(jiān)控視頻數(shù)據(jù)過于龐大而產(chǎn)生的冗余問題。通常來說，智能視頻分析技術(shù)可以分為兩類：第一類，主要以背景模型作為整個(gè)分析的技術(shù)，主要是對(duì)周邊環(huán)境行為的分析。第二類，以特征為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，主要包括內(nèi)容有：人臉、車牌等。行為分析基礎(chǔ)在于對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和以運(yùn)動(dòng)作為背景進(jìn)行建模。簡(jiǎn)而言之，就是以相對(duì)靜止的物體作為參照物找到活動(dòng)目標(biāo)，在最初階段人們對(duì)智能視頻分析技術(shù)的認(rèn)知具有一定局限性，同時(shí)廠家在宣傳過程中為了產(chǎn)品的銷售在無形中對(duì)智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行了擴(kuò)大，從而導(dǎo)致了許多用戶對(duì)智能視頻分析作用產(chǎn)生了過高期望，甚至少數(shù)人，認(rèn)為智能視頻分析可以像人的大腦一樣進(jìn)行思維。與此同時(shí)，部分廠商也對(duì)使用者的專業(yè)能力評(píng)估過高，很多演示需要在苛刻的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)；此外部分專業(yè)能力較高的使用人員在設(shè)備使用過程中需要依據(jù)天氣情況，針對(duì)不同的管線狀態(tài)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些都加大了產(chǎn)品的使用難度。

智能視頻分析系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中需要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線技術(shù)、視頻技術(shù)將高速公路建設(shè)和管理進(jìn)行緊密結(jié)合，并且將獲取的圖像、聲音等數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、分析數(shù)據(jù)、調(diào)度指揮的一個(gè)管理平臺(tái)。依據(jù)圖像聲音等數(shù)據(jù)對(duì)于高速公路建設(shè)過程中進(jìn)行全范圍監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程建設(shè)管理的智能化、科學(xué)化、信息化。

智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)與管理中的應(yīng)用

智能交通的一項(xiàng)最基礎(chǔ)的功能就是對(duì)高速公路上的車牌進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別車牌技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟，車牌識(shí)別技術(shù)也是高速公路系統(tǒng)中車輛查詢和車輛跟蹤的重要組成部分，識(shí)別系統(tǒng)在工作中以處理圖像作為主要的理論技術(shù)，通過數(shù)碼相機(jī)對(duì)包含車牌的圖像進(jìn)行采集，然后通過處理圖像技術(shù)，對(duì)車牌進(jìn)行提取并識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別車牌的目的。通過自動(dòng)識(shí)別技術(shù)提取車牌信息后，再將識(shí)別的信息傳送給后續(xù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的統(tǒng)一控制和管理。圖1是識(shí)別車牌的工作流程圖。

識(shí)別車牌系統(tǒng)

圖1 識(shí)別車牌流程圖

交通狀態(tài)檢測(cè)

當(dāng)高速公路上出行擁堵時(shí)，系統(tǒng)在工作過程中首先檢測(cè)到車輛排隊(duì)，車速降低，結(jié)合外場(chǎng)設(shè)備收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以通過文字信息體現(xiàn)或語音播讀等形式報(bào)警，此時(shí)收到報(bào)警的監(jiān)控管理中心的工作人員可以對(duì)交通出現(xiàn)的堵塞情況進(jìn)行合理的疏導(dǎo)。并通過信息發(fā)布和服務(wù)平臺(tái)對(duì)外發(fā)布及時(shí)路況信息。同時(shí)交通管理人員可以對(duì)出現(xiàn)交通擁堵的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行合理分析，分析結(jié)果可以作為交通管理的主要依據(jù)，從而使交通管理由傳統(tǒng)的被動(dòng)形式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)管理模式，使交通變得更加暢通，為交通管理提供更有利的支持。同時(shí)將交通狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)與交通誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)動(dòng)，當(dāng)有突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，可以利用誘導(dǎo)系統(tǒng)將交通情況進(jìn)行發(fā)布，市交通管理變得更加智能化，同時(shí)也提高了交通的順暢性，使管理變得更加便捷。

事件檢測(cè)

在高速公路上需要檢測(cè)的交通事項(xiàng)主要有以下內(nèi)容：車輛是否超速、車輛行駛與停止、是否存在逆行車輛、交通擁堵狀況、是否發(fā)生火災(zāi)、煙霧情況等。同時(shí)需要對(duì)高速公路上的車流量、車速、車輛將的間距、車輛隊(duì)列長(zhǎng)度等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。在高速公路上一旦發(fā)生交通事故，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在第一時(shí)間報(bào)警，并對(duì)出現(xiàn)事故的交通路通進(jìn)行錄像，為高速管理管理和合理運(yùn)行提供有力的技術(shù)支持。在對(duì)隧道進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，事件檢測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)煙霧情況進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)，如果煙霧情況超過了警報(bào)線，應(yīng)當(dāng)立即報(bào)警，系統(tǒng)要及時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急方案，對(duì)高速公路的照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)指揮，自動(dòng)采集監(jiān)控信息，利用智能視頻分析技術(shù)對(duì)采集的信息進(jìn)行合理分析，并通過判斷后對(duì)結(jié)果進(jìn)行輸出。

受技術(shù)原因限制，現(xiàn)有的許多系統(tǒng)中圖像清晰度并不能滿足實(shí)際需求。因此，在工作工程中很難通過圖像準(zhǔn)確的看清過往車輛的細(xì)部特征和車輛號(hào)碼，特別是在長(zhǎng)大隧道、大型橋梁、收費(fèi)站、大型立交橋、服務(wù)器等交通事故多發(fā)地點(diǎn)，錄像清晰度，很難達(dá)到監(jiān)控目標(biāo)，這給高速公路管理帶來了很大困難，加大了管理難度。

智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)與管理應(yīng)用中存在的問題

視頻圖像清晰度無法滿足需求

左右測(cè)試子系統(tǒng)的自動(dòng)切換。精度校準(zhǔn)或校驗(yàn)成功后，智能測(cè)試控制中心通過管理裝置控制氣閥全部退去裝置的測(cè)試把座，并將裝置從測(cè)試區(qū)推出到放置區(qū)。同時(shí)ITCC判斷右側(cè)放置區(qū)是否有裝置存在，如存在，ITCC驅(qū)動(dòng)掃描儀進(jìn)行掃描裝置條碼，并啟動(dòng)右側(cè)測(cè)試區(qū)裝置的自動(dòng)測(cè)試。等到右側(cè)測(cè)試區(qū)測(cè)試完畢，智能測(cè)試控制中心判斷左側(cè)測(cè)試區(qū)是否有裝置存在，如存在則啟動(dòng)新一輪測(cè)試。

P2主要與注意資源的分配及對(duì)刺激的加工分析有關(guān)[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，在由新異刺激誘發(fā)的P2波幅上，術(shù)后化療前組低于化療組和健康對(duì)照組，說明該組患者對(duì)分心刺激的抑制不夠，從而可能減少對(duì)靶刺激的注意資源的投入。

“你應(yīng)該向大阪總領(lǐng)館說聲道歉！”9月13日，徐靜波在其公眾號(hào)上推送這篇文章時(shí)，距離關(guān)西機(jī)場(chǎng)撤離事件已過去一周有余。

容易受自然光線和天氣影響

目前在我國(guó)多數(shù)高速中使用的視頻分析技術(shù)應(yīng)用的都是利用相機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行提取，相機(jī)在成相中會(huì)受到自然光線和天氣影響，例如，在交通事件檢測(cè)系統(tǒng)中在霧天，檢測(cè)距離將會(huì)明顯縮短。而相機(jī)對(duì)圖像的采集也會(huì)受到天氣和自然光線影響。

提高交通事件監(jiān)測(cè)

混合視頻監(jiān)控的應(yīng)用

在多年的高速公路管理中，6F測(cè)速儀一直都被應(yīng)用到事故多發(fā)區(qū)，主要用于治理超速現(xiàn)象，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明也取得了不錯(cuò)的成果。但隨著，6F測(cè)試儀應(yīng)用時(shí)間的增長(zhǎng)，許多駕駛員通過各種途徑都了解6F測(cè)速儀的工作原理，并且掌握了儀器安裝位置，導(dǎo)致許多監(jiān)視員在駕駛過程中在駕駛過程中會(huì)在接近6F測(cè)速儀時(shí)提前進(jìn)行剎車減速，以緩慢的速度通過6F測(cè)速儀捕捉法，然后在加速行駛，這使6F測(cè)速儀的應(yīng)用效果大打折扣，這也是單點(diǎn)測(cè)試的最大弊端。

①適用于經(jīng)產(chǎn)科醫(yī)生同意，無產(chǎn)科并發(fā)癥、骨科手術(shù)史者；有流產(chǎn)史、早產(chǎn)史或懷孕困難者，不宜參與孕期普拉提訓(xùn)練。②孕婦孕16周開始在專業(yè)孕期普拉提教練指導(dǎo)下進(jìn)行孕期普拉提鍛煉，練習(xí)前1 h避免進(jìn)食，練習(xí)前排空膀胱。③孕婦著裝宜寬松舒適，鞋要合腳輕便；備好運(yùn)動(dòng)墊或厚毛巾；運(yùn)動(dòng)中及時(shí)補(bǔ)充水分；注意保暖，以免著涼。④練習(xí)過程中有任何不適立即停止并及時(shí)告知工作人員。⑤孕婦普拉提訓(xùn)練結(jié)束1 h后再沐浴或進(jìn)食。⑥保持良好的呼吸方式，呼吸時(shí)機(jī)正確，切忌憋氣。

無法消除誤報(bào)

例如運(yùn)動(dòng)目標(biāo)識(shí)別中的背景建模技術(shù)，在對(duì)漏報(bào)數(shù)量進(jìn)行控制的同時(shí)，還無法對(duì)完全消除誤報(bào)。在以目標(biāo)識(shí)別為技術(shù)基礎(chǔ)的周界防范產(chǎn)品中，誤報(bào)數(shù)量一直以來都是反應(yīng)商品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，誤報(bào)數(shù)量主要是因?yàn)閷?shí)際運(yùn)用情況和背景模型之間存在差距產(chǎn)生的。也就是說子系統(tǒng)中存在的模型的適應(yīng)力越強(qiáng)，那么產(chǎn)生的誤報(bào)數(shù)量也就會(huì)越少，而對(duì)技術(shù)的要求也就越高。

解決對(duì)策

單點(diǎn)測(cè)速

監(jiān)控軟件基于微軟WPF技術(shù)采用C#語言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，包括用戶登錄、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)顯示等模塊，具有環(huán)境參數(shù)顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢，環(huán)境參數(shù)閾值設(shè)定，異常報(bào)警等功能。

在高速公路監(jiān)控中使用的視頻監(jiān)控設(shè)備由高清視頻和標(biāo)清視屏兩部分組成。通常情況下，高清視頻結(jié)構(gòu)為DVI或HDMI，標(biāo)清視頻接口為BNC。通過視頻綜合平臺(tái)可以通過手動(dòng)對(duì)視頻的清晰度進(jìn)行切換，混合視頻交換、自動(dòng)輪巡等。通過視頻綜合平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)模擬視頻通過視頻光端機(jī)接入的方式，實(shí)現(xiàn)同用戶自行建立的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶已發(fā)生投資的保護(hù)。

在交通管理過程中，可以將交通事件監(jiān)測(cè)器分段布置在需要檢測(cè)的路段中，對(duì)路面的視頻錄像進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，在檢測(cè)過程中主要對(duì)路段中逆向行駛現(xiàn)象和拋灑物進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)內(nèi)容出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并且應(yīng)當(dāng)同前端的可變信息情報(bào)板平進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，將檢測(cè)信息公布在可變信息情報(bào)板上，對(duì)駕駛員進(jìn)行警告。同時(shí)應(yīng)當(dāng)將獲取的交通參數(shù)發(fā)送給一級(jí)軟件平臺(tái)，軟件平臺(tái)會(huì)依據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)整條高速公路的車速、車流量、占道率進(jìn)行合理分析，為優(yōu)化交通、確保高速公路車輛安全形勢(shì)提供有力的技術(shù)支持。

這種蕭散空靈，含蓄內(nèi)斂的小楷特點(diǎn)并不是呆滯的含蓄，而是帶有一種拙而有趣的字態(tài)，王世貞曾評(píng)王寵書法：“雖結(jié)法小疏，而天骨爛然姿態(tài)橫生”[2]。這種拙趣主要受明中期刻貼的影響，整幅作品筆畫應(yīng)勢(shì)而變，或端或長(zhǎng)，筆畫之間的短處無不體現(xiàn)這種拙趣。

學(xué)正是元朝儒學(xué)設(shè)置的教官。據(jù)《元史》卷九一《百官志七》：“儒學(xué)教授一員，秩九品。諸路各設(shè)一員，及學(xué)正一員、學(xué)錄一員。其散府、上中州，亦設(shè)教授一員，下州設(shè)學(xué)正一員。” [注]《元史》，中華書局點(diǎn)校本，北京，1976年，第2316頁。李逸友先生根據(jù)黑城出土F 234: W 10號(hào)文書推測(cè)，亦集乃路儒學(xué)設(shè)有學(xué)正。[注]前引李逸友編著《黑城出土文書(漢文文書卷)》，第48頁。從這件文書來看，這是確鑿無疑的。路儒學(xué)教授為九品，授官文書用中書省頒發(fā)的敕牒，故稱“敕受亦集乃路儒學(xué)教授”。這件文書是亦集乃路儒學(xué)教授向上級(jí)機(jī)構(gòu)報(bào)告路學(xué)學(xué)正到任的呈文。

測(cè)速儀的安裝

測(cè)試儀在高速公路管理中的應(yīng)用對(duì)高速公路管理有著這巨大意義，然而隨著其使用時(shí)間的增長(zhǎng)，卻給高速公路管理帶來了不良影響，這主要是因?yàn)闇y(cè)速儀的工作原理被更多的駕駛員掌握以及測(cè)速儀的地點(diǎn)被駕駛員掌握造成的。因此，為了解決單點(diǎn)測(cè)速儀在實(shí)際工作中產(chǎn)生的弊端，應(yīng)當(dāng)增加高速公路測(cè)速儀的數(shù)量，同時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量將測(cè)速儀安裝在更加隱蔽的位置，讓駕駛員無法掌握測(cè)速儀地點(diǎn)，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在工作條件允許的情況下，定期更改測(cè)速儀位置。

2.3.5 攪拌速率 攪拌速率會(huì)引起溶液反應(yīng)濃度差而導(dǎo)致質(zhì)子化轉(zhuǎn)移，同時(shí)也能減少局部溫度過高降低重排幾率。一般不會(huì)影響合成的產(chǎn)率，但會(huì)使反應(yīng)得到產(chǎn)品外觀和整體性能有所差異。實(shí)驗(yàn)長(zhǎng)鏈烯基A和有機(jī)胺B比例為1∶1.2，反應(yīng)溫度控制在25℃，反應(yīng)時(shí)間6h，催化劑比例為0.25%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖7。

分布式存儲(chǔ)

高速公路監(jiān)控中會(huì)形成大量的存儲(chǔ)信息，因此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)也是高速管理中面臨的一個(gè)難題。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上采取IP SAN分布式集中存儲(chǔ)策略。實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)、管理，同時(shí)可以在高清視頻和標(biāo)清視頻調(diào)度上也實(shí)行統(tǒng)一管理，避免數(shù)據(jù)丟失。路段監(jiān)控分中心保存錄像，省級(jí)路網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)營(yíng)中心通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)控分中心錄像進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用.此外，伴隨著骨干通信網(wǎng)的升級(jí)改造完成，可利用云存儲(chǔ)技術(shù)，將路段監(jiān)控分中心的監(jiān)控視頻實(shí)時(shí)上傳至省級(jí)路網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)營(yíng)中心，實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控視頻的資源共享，確保了信息調(diào)用的快速和安全，從而實(shí)現(xiàn)了跨級(jí)跨區(qū)信息貢獻(xiàn)和視頻調(diào)用。

降低天氣和光線對(duì)設(shè)備的影響

安防管理平臺(tái)軟件的發(fā)展歷史是隨著網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程呈現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)。將傳統(tǒng)的視頻信息通過IP方式進(jìn)行互聯(lián)互通，使得原先分離的信息孤島連接起來，形成視頻數(shù)據(jù)的資源池，與其他業(yè)務(wù)信息融合貫通，才使得安防管理平臺(tái)煥發(fā)出更具價(jià)值的生命力。但移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和高清視頻的快速應(yīng)用和發(fā)展，縮短了安防管理平臺(tái)進(jìn)行普及推廣和市場(chǎng)積淀的過程，使得兩極化成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。

天氣和光線是人們無法改變的自然情況，因此要想降低兩者對(duì)設(shè)備的影響，就必須要提高設(shè)備的性能。加大對(duì)監(jiān)控設(shè)備的研究，提高在高速公路中使用的監(jiān)控設(shè)備的性能，從而實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)光、弱光、霧霾等惡劣天氣下的圖像采集。

目前智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)與管理上得到了廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：識(shí)別車牌系統(tǒng)、交通狀態(tài)檢測(cè)、事件檢測(cè)。其中識(shí)別車牌系統(tǒng)在高速公路管理中的應(yīng)用取代了人工錄入，不僅減少了工作中的勞動(dòng)量，同時(shí)也減少了工作誤差；交通狀態(tài)檢測(cè)和事件檢測(cè)也提高了管理效率。視頻車輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、微波雷達(dá)車檢系統(tǒng)、線圈車檢系統(tǒng)和光柵車輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為我國(guó)車輛監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要的車輛監(jiān)測(cè)方式，目前也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了高速公路管理中，從實(shí)際情況來看，也取得了不錯(cuò)的效果。

結(jié)束語

近年來，隨著智能視頻分析技術(shù)的日益成熟，其在高速公路中起到的作用也越來越大。雖然，在最初階段職能視頻分析產(chǎn)品在發(fā)展過程中遇到了許多問題，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，科技的發(fā)展，產(chǎn)品得到了不斷更新，智能視頻分析技術(shù)在高速管理中的應(yīng)用取得巨大的成功，同時(shí)相信在不久的將來，智能視頻分析技術(shù)也將會(huì)被應(yīng)用到更多領(lǐng)域中。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.024