基于視頻檢測(cè)技術(shù)的交通樞紐客流監(jiān)測(cè)方案的研究

□ 文/金照

綜合交通樞紐的信息化是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。客流量作為綜合交通樞紐的一項(xiàng)基本運(yùn)行參數(shù)，對(duì)樞紐運(yùn)營(yíng)、規(guī)劃、安全產(chǎn)生極其重要的影響。當(dāng)前，綜合交通樞紐普遍存在換乘客流量大，缺少有效的客流監(jiān)測(cè)手段，缺乏對(duì)行人流動(dòng)的有效組織，導(dǎo)致安全形勢(shì)嚴(yán)峻、換乘不便、銜接不暢、服務(wù)水平不高等諸多問題。此外，樞紐內(nèi)部各種運(yùn)輸方式的功能區(qū)域與公共換乘區(qū)域，經(jīng)常出現(xiàn)客流聚集、密度過大以及沖突斗毆等異常事件。現(xiàn)有的安防監(jiān)控系統(tǒng)無法及時(shí)對(duì)異常事件進(jìn)行及時(shí)的告警和提示，導(dǎo)致無法在早期阻止異常事件的加劇。因此，樞紐客流量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)于樞紐的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。

現(xiàn)針對(duì)綜合交通樞紐客流檢測(cè)，提出基于視頻檢測(cè)技術(shù)的樞紐客流檢測(cè)系統(tǒng)方案。該方案根據(jù)綜合交通樞紐對(duì)客流量數(shù)據(jù)的采集需求，結(jié)合視頻檢測(cè)技術(shù)原理，搭建樞紐客流檢測(cè)系統(tǒng)框架，最后通過具體實(shí)施驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。

目前主流的樞紐監(jiān)測(cè)技術(shù)包括紅外監(jiān)測(cè)、壓力檢測(cè)和視頻監(jiān)測(cè)。紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)針對(duì)規(guī)范式的出入口（旅客按秩序排隊(duì)進(jìn)出）檢測(cè)的準(zhǔn)確率高，但不適用于開放性的出入口。壓力檢測(cè)的原理是通過監(jiān)測(cè)人體的重量來檢測(cè)客流的存在，但眼里檢測(cè)的方式，安裝和維護(hù)都比較復(fù)雜。視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于樞紐復(fù)雜的開放性的出入口，通過先進(jìn)的機(jī)器視覺和圖像識(shí)別技術(shù)，能夠有效的檢測(cè)進(jìn)出的客流情況。

需求分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，視頻檢測(cè)技術(shù)作為新型的樞紐客流檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)準(zhǔn)確度高。樞紐客流量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)于樞紐的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。結(jié)合深圳市福田交通樞紐協(xié)同應(yīng)急與信息服務(wù)試點(diǎn)工程項(xiàng)目，現(xiàn)基于視頻檢測(cè)技術(shù)的樞紐客流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案進(jìn)行研究。

樞紐內(nèi)部客流檢測(cè)系統(tǒng)通過在關(guān)鍵出入口、換乘區(qū)域、公共候車區(qū)域設(shè)置視頻智能分析設(shè)備，建立客流多源數(shù)據(jù)采集平臺(tái)，智能化精確采集客流量和客流密度等實(shí)時(shí)客流信息，并對(duì)異常事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)預(yù)警。

客流量數(shù)據(jù)還可以用于封閉區(qū)域的客流密度計(jì)算（即通過計(jì)算封閉區(qū)域的進(jìn)出客流量，得到封閉區(qū)域的滯留乘客數(shù)，再除以封閉區(qū)域面積得到）以及為向外發(fā)布福田綜合交通樞紐的乘客等降總量提供依據(jù)。

圖 1 樞紐內(nèi)部客流檢測(cè)與分析功能架構(gòu)

目前，福田綜合交通樞紐對(duì)公共汽車乘客、長(zhǎng)途客運(yùn)、出租車及軌道交通的出入客流都未能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，因此，需要樞紐管理機(jī)構(gòu)對(duì)福田綜合交通樞紐的進(jìn)出客流量進(jìn)行統(tǒng)一采集、分析和發(fā)布，以對(duì)福田綜合交通樞紐的運(yùn)營(yíng)、安保、應(yīng)急管理等工作提供數(shù)據(jù)支持。樞紐內(nèi)部客流檢測(cè)與分析功能架構(gòu)如圖1所示。

樞紐客流檢測(cè)系統(tǒng)的功能需求包括：

● 客流量自動(dòng)檢測(cè)，客流速度與方向自動(dòng)檢測(cè)，客流密度自動(dòng)檢測(cè)，客流分布，客流量查詢與記錄；

● 統(tǒng)計(jì)樞紐各進(jìn)出口的客流量，提供客流變化的年報(bào)、月報(bào)、日?qǐng)?bào)、時(shí)報(bào)等；

● 統(tǒng)計(jì)樞紐中乘坐公交汽車、出租車、軌道交通、長(zhǎng)途大巴等不同交通工具的乘客的分布情況；

● 客流密度統(tǒng)計(jì)，對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行客流密度檢測(cè)，自動(dòng)計(jì)算重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域的客流密度，并自動(dòng)根據(jù)客流密度判別重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域的擁堵程度。

● 客流擁堵狀況監(jiān)測(cè)，對(duì)于客流易聚集區(qū)域，設(shè)定客流密度的閾值，在客流密度達(dá)到一定程度，系統(tǒng)自動(dòng)提示預(yù)警信息，提示工作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)疏導(dǎo)。

● 根據(jù)不同入口乘客的流量情況、不同類型的乘客的分布情況，制定最佳的乘客引導(dǎo)路線；

● 為突發(fā)事件中車輛、人力、警力的調(diào)用等應(yīng)急指揮決策提供數(shù)據(jù)支撐。

● 視頻診斷，對(duì)所有視頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)視頻遮擋報(bào)警、視頻丟失報(bào)警、重點(diǎn)區(qū)域移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警。

● 乘降和換乘區(qū)域監(jiān)測(cè)，對(duì)伺機(jī)翻越乘降和換乘區(qū)域欄桿的行為進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，維護(hù)樞紐車輛運(yùn)行安全。

● 重要設(shè)施及設(shè)備監(jiān)測(cè)，利用智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)的入侵檢測(cè)功能和物品搬移檢測(cè)功能，對(duì)重點(diǎn)防范區(qū)域（變電室、消防器材、指示燈與引導(dǎo)牌）進(jìn)行智能監(jiān)控與管理，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域入侵報(bào)警及重要物品被盜報(bào)警等智能檢測(cè)功能。

● 客流密集的區(qū)域監(jiān)測(cè)，對(duì)于客流密集的區(qū)域，如公共換乘區(qū)域和功能區(qū)域，采用攝像頭配合智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)的遺棄物檢測(cè)功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到人員遺留可疑物品、行李或包裹等異常事件發(fā)生時(shí)，自動(dòng)報(bào)警。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

視頻客流檢測(cè)

安裝部署在各出入口、內(nèi)部各重要通道、候車廳等各區(qū)域出入口的客流統(tǒng)計(jì)前端嵌入式雙目攝像機(jī)不僅能采集相應(yīng)關(guān)注區(qū)域的視頻信號(hào)，并且可以直接在前端對(duì)視頻信息進(jìn)行分析處理得到相應(yīng)出入口、通道以及各區(qū)域客流量數(shù)據(jù)以及客流分布數(shù)據(jù)。雙目式客流檢測(cè)設(shè)備原理如圖2、3所示。雙目式客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖4所示。

所得數(shù)據(jù)傳輸?shù)健翱土鲾?shù)據(jù)分析與管理后臺(tái)服務(wù)器”進(jìn)行客流數(shù)據(jù)分析并挖掘，從而能夠滿足場(chǎng)站管理者本地訪問和管理需求，同時(shí)也可以通過網(wǎng)絡(luò)將所有客流量數(shù)據(jù)以及分析報(bào)表報(bào)告等上傳到樞紐協(xié)同管理和信息服務(wù)管理平臺(tái)進(jìn)行分析和決策。

● 通過基于雙目攝像頭的智能視頻分析技術(shù)對(duì)進(jìn)出場(chǎng)站的人員進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)，具有高實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性。

● 通過對(duì)按年、月、周、日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的客流變化規(guī)律的分析，給管理工作和車輛安排提供重要的參考，確定時(shí)間、人員安排等。

● 通過客流量的歷史數(shù)據(jù)對(duì)比，可有效分析淡旺季以及管理措施對(duì)流量的影響，進(jìn)而更好的進(jìn)行管理決策。

● 智能分析出各區(qū)域的客流高低排行，給管理者資源調(diào)度安排等的確定提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

● 可對(duì)場(chǎng)站內(nèi)各個(gè)區(qū)域的客流量進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)并及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，以便管理人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況的掌控。

● 實(shí)時(shí)的區(qū)域客流量能使管理者了解到乘客出行方向，能客觀了解乘客對(duì)于各路車輛的需求，以便及時(shí)安排車輛，保證盡量滿足乘客出行需求。

● 系統(tǒng)允許預(yù)先設(shè)定各區(qū)域的人流量最大值，當(dāng)區(qū)域內(nèi)客流達(dá)到一定量時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，以防因?yàn)槿肆髅芏冗^大給乘客帶來乘車及安全的問題，保證有個(gè)良好的乘車環(huán)境。

圖2 雙目式客流檢測(cè)設(shè)備原理圖一

通過垂直安裝在各出入口、內(nèi)部各重要通道、候車廳等各區(qū)域出入口，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵路徑的客流檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)客流量的統(tǒng)計(jì)分析。

圖3 雙目式客流檢測(cè)設(shè)備原理圖二

圖4 雙目式客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用JAVA（包括JSP、EJB、SERVLET等相關(guān)WEB開發(fā)技術(shù)）和XML相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)站設(shè)計(jì)開發(fā)，由于Java的平臺(tái)無關(guān)等特性，而在數(shù)據(jù)表示和傳輸方面，XML有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。Java與XML的組合提供了建立三層應(yīng)用程序的最佳手段，開發(fā)的系統(tǒng)具有跨平臺(tái)運(yùn)行的能力，無論在windows環(huán)境下還是在其他主流操作系統(tǒng)環(huán)境下都能運(yùn)行。

考慮到系統(tǒng)的跨平臺(tái)性和將來良好的移植性，并且考慮到系統(tǒng)能夠?qū)砗芎玫嘏c其他業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的集成，本系統(tǒng)采用J2EE平臺(tái)，并且根據(jù)J2EE的中間件規(guī)范進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，本系統(tǒng)采用J2EE平臺(tái)集成的標(biāo)準(zhǔn)中間件，并在數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)導(dǎo)出上支持XML標(biāo)準(zhǔn)。

樞紐內(nèi)部客流監(jiān)測(cè)模塊主要實(shí)現(xiàn)樞紐站進(jìn)出站客流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、客流預(yù)警、客流統(tǒng)計(jì)分析。客流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流如圖5所示。

客流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可查看單個(gè)客流監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可設(shè)置多個(gè)客流監(jiān)測(cè)設(shè)備作為某區(qū)域客流監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)區(qū)域客流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也可選擇多個(gè)客流監(jiān)測(cè)設(shè)備或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)客流比較。

圖5 客流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)流圖

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

結(jié)合深圳福田綜合交通樞紐協(xié)同應(yīng)急管理與信息服務(wù)系統(tǒng)試點(diǎn)工程項(xiàng)目，在福田樞紐地下一層長(zhǎng)途客運(yùn)、公交汽車及出租車換乘行人出入口共4處（地鐵換乘區(qū)除外）。在福田樞紐地下一層共計(jì)布設(shè)11個(gè)客流采集攝像機(jī)，用于監(jiān)測(cè)從出租車乘降區(qū)域、長(zhǎng)途客運(yùn)下客區(qū)域以及公共汽車乘降客區(qū)域到達(dá)公共換乘區(qū)域的客流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)公共換乘區(qū)域的客流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。福田樞紐一層正門行人出入口共5處，是從深南大道出入樞紐的主要通道。每個(gè)門布設(shè)一個(gè)客流采集攝像機(jī)即可覆蓋整個(gè)門，共需布設(shè)5個(gè)攝像機(jī)。

福田樞紐地下一層軌道交通換乘區(qū)通向樞紐大樓的出入口共3處，分別為C、D、E口。由于這幾個(gè)軌道交通出口直接與樞紐大樓的一層接駁，出入樞紐的客流量較大，同時(shí)由于軌道交通還有A、B出口，所以不能單純通過軌道交通的IC卡數(shù)據(jù)采集客流量，需要借助其他的客流檢測(cè)手段進(jìn)行采集。由于其客流量較大，在此處選擇檢測(cè)效率高的雙目立體統(tǒng)計(jì)客流檢測(cè)設(shè)備。福田樞紐地下一層地鐵C、D、E口客流采集設(shè)備布設(shè)如圖6所示。

其中C、D口寬度均為14米，根據(jù)視頻客流監(jiān)測(cè)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)，需要分別布設(shè)6套和5套；E口寬度為7米，布設(shè)2套?？傆?jì)13套客流采集設(shè)備，可以完全滿足監(jiān)測(cè)軌道交通與樞紐大樓之間的客流量數(shù)據(jù)。

圖6 福田樞紐地下一層地鐵C、D、E口客流采集設(shè)備布設(shè)

在出入口的流量統(tǒng)計(jì)攝像頭采取垂直安裝方式，客流統(tǒng)計(jì)攝像機(jī)設(shè)備數(shù)量如下：

表1 客流監(jiān)測(cè)用設(shè)備終端布設(shè)位置清單

樞紐內(nèi)部客流監(jiān)測(cè)模塊主要實(shí)現(xiàn)樞紐站進(jìn)出站客流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、客流預(yù)警、客流統(tǒng)計(jì)分析。

客流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可查看單個(gè)客流監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可設(shè)置多個(gè)客流監(jiān)測(cè)設(shè)備作為某區(qū)域客流監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)區(qū)域客流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也可選擇多個(gè)客流監(jiān)測(cè)設(shè)備或者多個(gè)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)客流比較。樞紐換乘大廳與地鐵C出入口的客流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖如圖7。

客流預(yù)警可設(shè)置區(qū)域客流人數(shù)或者客流密度閥值，當(dāng)區(qū)域內(nèi)客流達(dá)到預(yù)警閥值，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，提示工作人員安排人員進(jìn)行客流疏散。

客流統(tǒng)計(jì)分析可以時(shí)段、天、周、月、年、節(jié)日等不同粒度進(jìn)行客流統(tǒng)計(jì)分析，形成各種報(bào)表及圖表，為樞紐管理提供決策依據(jù)。

結(jié)束語

本文通過交通樞紐客流檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施，驗(yàn)證了基于視頻檢測(cè)技術(shù)的交通樞紐客流檢測(cè)系統(tǒng)方案，具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)采集方式優(yōu)良，算法先進(jìn)，提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高；(2)視頻檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行客流監(jiān)測(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)樞紐內(nèi)部復(fù)雜區(qū)域的客流自動(dòng)監(jiān)測(cè)，適用性強(qiáng)；(3)數(shù)據(jù)采集時(shí)，能迅速及時(shí)上傳檢測(cè)指標(biāo)。

由此可以看出，基于視頻檢測(cè)技術(shù)的交通樞紐客流檢測(cè)系統(tǒng)，具有先進(jìn)性、準(zhǔn)確性、多用性，可擴(kuò)展性。該系統(tǒng)的實(shí)用性、可操作性強(qiáng)，及時(shí)的反映綜合交通樞紐客流量現(xiàn)狀。