高速公路視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)研究

劉 偉

（山西省交通信息通信有限公司，山西太原 030006）

視頻事件檢測(cè)技術(shù)是一種基于視頻圖像分析、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)路面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析的視頻處理技術(shù)。隨著視頻監(jiān)控技術(shù)逐步進(jìn)入高清化、數(shù)字化時(shí)代，視頻事件檢測(cè)技術(shù)得到了較大發(fā)展。與傳統(tǒng)的線圈檢測(cè)技術(shù)相比，其具有安裝維護(hù)方便、不破壞路面、不影響交通、綜合成本投入較低等優(yōu)勢(shì)。視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)可對(duì)路面上發(fā)生的各類交通事件進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警。該系統(tǒng)具有技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，作為交通管理的一種重要輔助手段，已越來越受到相關(guān)部門的重視和認(rèn)可。

1 視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)方案

目前市場(chǎng)上常見的視頻事件檢測(cè)方案，主要基于交通事件檢測(cè)服務(wù)器的后端視頻檢測(cè)、基于視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)的前端視頻檢測(cè)兩種典型方案。

1.1 后端檢測(cè)方案

（1）系統(tǒng)工作原理。

后端檢測(cè)方案主要通過交通事件檢測(cè)服務(wù)器獲取前端視頻采集設(shè)備壓縮后回傳的視頻流，對(duì)視頻進(jìn)行分析，再將處理后的視頻數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息直接通過以太網(wǎng)交換機(jī)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器、交通事件檢測(cè)管理平臺(tái)。

（2）系統(tǒng)組成。

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)主要由前端視頻采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、交通事件檢測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備和交通事件檢測(cè)管理平臺(tái)組成。

①前端視頻采集設(shè)備。利用安裝在高速公路上的各種高清攝像機(jī)對(duì)道路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，采集交通視頻圖像，以視頻的方式進(jìn)行傳輸。

②網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。由光傳輸設(shè)備、交換機(jī)等通信鏈路共同組成，負(fù)責(zé)將前端視頻采集設(shè)備采集的交通視頻圖像傳輸?shù)浇煌ㄊ录z測(cè)設(shè)備。

③交通事件檢測(cè)設(shè)備。交通事件檢測(cè)服務(wù)器采用軟硬一體的方式，與交通事件檢測(cè)管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備共同設(shè)置在監(jiān)控中心機(jī)房。交通事件檢測(cè)服務(wù)器獲取到視頻流后，通過智能算法分析交通視頻流，檢測(cè)到交通事件時(shí)，交通事件檢測(cè)服務(wù)器將產(chǎn)生的報(bào)警信息、相關(guān)的事件圖片發(fā)送給交通事件檢測(cè)管理平臺(tái)。

④數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器用來存儲(chǔ)交通事件信息及錄像記錄、交通流量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

⑤交通事件檢測(cè)管理平臺(tái)。接收交通事件檢測(cè)設(shè)備上傳的交通事件信息和圖片，對(duì)交通事件信息進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警提示、統(tǒng)計(jì)分析和產(chǎn)生報(bào)表，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、用戶權(quán)限管理。

（3）系統(tǒng)特點(diǎn)。

①支持集中式和分布式安裝方式；

②可兼容各廠家前端設(shè)備，可充分利用原有設(shè)備；

③處理能力強(qiáng)，可以同時(shí)對(duì)多路視頻進(jìn)行檢測(cè)；

④采用集中式管理方式，維護(hù)方便；

⑤可擴(kuò)展性好。

1.2 前端檢測(cè)方案

（1）系統(tǒng)工作原理。

前端檢測(cè)方案通過視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)對(duì)采集的高清視頻進(jìn)行逐幀檢測(cè)，并分析無壓縮的原始視頻。在視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)內(nèi)完成圖像采集、目標(biāo)定位、交通量采集等全部功能，再將視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)處理后的視頻數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器、綜合管理平臺(tái)。

（2）系統(tǒng)組成。

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)主要由前端視頻采集設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、綜合管理平臺(tái)組成。

①前端視頻采集設(shè)備。在高速公路上安裝視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)，視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)不同于普通的攝像機(jī)，其具備交通事件檢測(cè)和交通參數(shù)檢測(cè)功能的攝像機(jī)，在該攝像機(jī)上可同時(shí)完成視頻采集、目標(biāo)定位、交通事件檢測(cè)、交通量檢測(cè)功能，并對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行智能視頻分析。

②網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。主要由光傳輸設(shè)備、交換機(jī)等通信鏈路共同組成，負(fù)責(zé)將視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)處理后的視頻數(shù)據(jù)、檢測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器、綜合管理平臺(tái)。

③數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器可存儲(chǔ)交通事件信息及錄像記錄、交通流量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。

④綜合管理平臺(tái)。接收視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)處理后的各種數(shù)據(jù)，對(duì)交通事件信息進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警提示、統(tǒng)計(jì)分析和產(chǎn)生報(bào)表，對(duì)視頻事件檢測(cè)攝像機(jī)進(jìn)行配置管理、用戶權(quán)限管理。

（3）系統(tǒng)特點(diǎn)。

①檢測(cè)距離更遠(yuǎn)，檢測(cè)精度更高；

②分析前端事件，提高分析效率和事件檢測(cè)實(shí)時(shí)性；

③節(jié)省網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，釋放服務(wù)器運(yùn)算能力；

④簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省機(jī)房空間。

1.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理流程

后端檢測(cè)業(yè)務(wù)處理流程如圖1所示，前端檢測(cè)業(yè)務(wù)處理流程如圖2所示。

圖1 后端檢測(cè)業(yè)務(wù)處理流程

圖2 前端檢測(cè)業(yè)務(wù)處理流程

1.4 系統(tǒng)功能

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類交通事件的自動(dòng)檢測(cè)，包括違法停車、車輛逆行、行人、拋撒物、交通擁堵、火災(zāi)等事件檢測(cè)功能。

（1）違法停車檢測(cè)。

針對(duì)禁止停車區(qū)域，系統(tǒng)在該區(qū)域設(shè)置規(guī)則，當(dāng)有車輛在此停留，并超過設(shè)定時(shí)間，系統(tǒng)將判定該車為違章停車，并調(diào)用攝像頭進(jìn)行抓拍。

（2）車輛逆行檢測(cè)。

對(duì)車輛在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)逆行或倒車的情況進(jìn)行檢測(cè)，有車輛違反行駛方向而逆向行駛或倒車時(shí)，系統(tǒng)可及時(shí)報(bào)警。

（3）行人檢測(cè)。

檢測(cè)行人穿越主路、車道滯留等危險(xiǎn)行為，行走時(shí)間或行走距離不小于某一設(shè)定值。

（4）拋灑物檢測(cè)。

高速公路上貨車眾多，滿載的貨車會(huì)有貨物掉落到路面，系統(tǒng)可第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)拋灑物，告知監(jiān)控人員，對(duì)于拋灑物的大小，可在算法內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，減少不必要的誤報(bào)。

（5）交通擁堵檢測(cè)。

系統(tǒng)對(duì)高速公路上因交通事故、雨、雪、大霧等天氣造成車輛長(zhǎng)時(shí)間滯留、排隊(duì)、無法通行的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警、提示，提前告知交通、警察等管理部門，以便采取提前分流、誘導(dǎo)提示等手段進(jìn)行調(diào)控。

（6）火災(zāi)檢測(cè)。

對(duì)隧道內(nèi)煙霧、火災(zāi)情況進(jìn)行識(shí)別，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)處理防范火災(zāi)。

2 視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問題

（1）視頻檢測(cè)精度的問題。

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)基于攝像機(jī)采集的視頻圖像進(jìn)行分析處理，攝像機(jī)的安裝位置及安裝高度影響視頻檢測(cè)精度。惡劣天氣、光線變化、復(fù)雜的道路狀況等環(huán)境因素均會(huì)對(duì)視頻檢測(cè)精度產(chǎn)生影響。

（2）交通事件誤報(bào)和漏報(bào)的問題。

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)采用了模糊識(shí)別技術(shù)，在復(fù)雜多變的道路環(huán)境條件下，無法做到檢測(cè)數(shù)據(jù)的絕對(duì)準(zhǔn)確，存在誤報(bào)和漏報(bào)問題。

3 提高視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)性能的建議

（1）為了達(dá)到較好的檢測(cè)效果，應(yīng)選取成像質(zhì)量高的攝像機(jī)產(chǎn)品。攝像機(jī)安裝高度約為6～15 m，視域取決于安裝高度和鏡頭焦距。攝像機(jī)的安裝位置根據(jù)攝像機(jī)類型的不同一般安裝在高速公路中間隔離帶、路邊防護(hù)欄外路肩、路邊防護(hù)欄外高地，隧道內(nèi)的洞頂中間位置或洞壁位置等區(qū)域。

（2）運(yùn)用更智能先進(jìn)的算法對(duì)交通事件進(jìn)行檢測(cè)分析，加強(qiáng)對(duì)惡劣天氣、光線變化及復(fù)雜的道路狀況等環(huán)境因素的抗干擾性，對(duì)夜間光線不足、路面積水反光、車輛陰影、攝像機(jī)抖動(dòng)等干擾因素進(jìn)行過濾，提高視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，有效減少誤報(bào)率。

4 結(jié)語

隨著我國(guó)交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，交通事故和交通擁堵明顯上升，交通現(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)，管理負(fù)擔(dān)不斷加大。運(yùn)用視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)交通事件，實(shí)時(shí)快速報(bào)警，為高速公路的日常通行及交通安全管理提供幫助，提升高速公路的運(yùn)營(yíng)效率。