智能視頻分析在高速緩堵保暢中的應(yīng)用

周黎明 何小春 雷秉川 陳孟 李詩(shī)嬈 張若渟 干可

摘 要：本論文通過集團(tuán)自主研發(fā)的智能視頻分析系統(tǒng)在繞城高速上實(shí)際應(yīng)用案例，從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑及功能為切入點(diǎn)闡述智能視頻分析系統(tǒng)在道路智能化建設(shè)中所發(fā)揮的重要作用。

關(guān)鍵詞：智能視頻分析系統(tǒng);智慧高速;成都繞城高速

0 前言

近年，隨著人們生活水平的不斷提升，城市汽車保有量飛速上漲。據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，截至2018年12月，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)3.25億輛，每百戶家庭私家車擁有量已超過40輛。每年由于交通事故造成的死亡人數(shù)數(shù)以萬(wàn)計(jì)，交通擁堵成本超過百億。汽車給我們的出行帶來(lái)了更多便利和舒適的同時(shí)，隨之而來(lái)的道路擁堵問題卻又讓我們?yōu)橹l(fā)愁，這無(wú)疑給交管部門帶來(lái)極大的管理壓力和困擾。解決目前汽車保有量急劇增長(zhǎng)所帶來(lái)的問題的有效方法是讓車輛和道路變得更加智能。在高速道路管控中，智能視頻分析系統(tǒng)是道路智能化建設(shè)的重要手段，將極大地提高高速道路的通行效率。

1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路徑及功能

1.1 現(xiàn)狀

在高速道路上，除了用于交通監(jiān)管的由交警部門布放的電子眼、攝像機(jī)以外，道路建設(shè)和管養(yǎng)部門也建設(shè)了為數(shù)眾多的攝像機(jī)、雷達(dá)，甚至小型氣象站等，旨在獲取諸如交通流量、車速、事件圖像、氣候等信息[1-3]。這些設(shè)備往往用于獨(dú)立的交通事件檢測(cè)，結(jié)合人工被動(dòng)接警聯(lián)合監(jiān)管部門進(jìn)行相關(guān)交通事件的處置。由于缺乏信息聯(lián)動(dòng)和主動(dòng)預(yù)警，各類數(shù)據(jù)系統(tǒng)彼此孤立無(wú)法形成聯(lián)動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下、功能單一，無(wú)法滿足高速公路安全通暢的通行需求。高速公路視頻智能分析平臺(tái)能及時(shí)高效的處理各類視頻及多源異構(gòu)感知數(shù)據(jù)并能與相關(guān)職能部門的平臺(tái)形成聯(lián)動(dòng)，保障高速公路暢通運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 實(shí)現(xiàn)路徑

視頻智能分析平臺(tái)通過高速公路通信網(wǎng)統(tǒng)一接入各路網(wǎng)公司實(shí)時(shí)視頻，支持直接攝像機(jī)取流、NVR取流、視頻聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)取流三種視頻流模式，平臺(tái)對(duì)實(shí)時(shí)視頻流進(jìn)行全量智能分析，提供交通事件檢測(cè)、交通參數(shù)分析、車輛機(jī)構(gòu)化特征提取、車輛圖搜、全路段軌跡還原與異常事件分析等視頻智能算法;另外還支持高速態(tài)勢(shì)評(píng)價(jià)、收費(fèi)站場(chǎng)景化聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警、浮動(dòng)車預(yù)警與攝像頭聯(lián)動(dòng)、偷逃費(fèi)稽查軌跡還原、地圖數(shù)據(jù)管理等高級(jí)智能分析能力。基于視頻智能分析平臺(tái)輸出的結(jié)果開發(fā)綜合應(yīng)用平臺(tái)，根據(jù)交通態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)和事件類型在推送引擎驅(qū)動(dòng)下高效完成路網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)研判、指揮與處置的聯(lián)動(dòng)，與路安平臺(tái)和智能移動(dòng)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)整合后形成完整的業(yè)務(wù)閉環(huán)優(yōu)化，從而大幅提高高速公路精細(xì)化管控的效率和有效性。

1.3 模型及引擎

（1）多源數(shù)據(jù)接入管理系統(tǒng)。主要把多種源數(shù)據(jù)接入到視頻智能分析平臺(tái)，包括大規(guī)模視頻接入管理、流媒體服務(wù)、視頻分析配置管理、行業(yè)多源數(shù)據(jù)接入管理和智能物聯(lián)網(wǎng)采集。

（2）視頻智能算法系統(tǒng)。視頻智能算法系統(tǒng)涵蓋交通事件智能感知、交通路況態(tài)勢(shì)感知、視頻結(jié)構(gòu)化與圖搜、軌跡還原與異常分析四大類不同場(chǎng)景算法。

（3）視頻智能分析引擎。主要對(duì)交通目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別并分析，包括交通目標(biāo)檢測(cè)引擎、交通目標(biāo)識(shí)別引擎、大規(guī)模視頻分析引擎、高維圖像特征引擎、以圖搜圖引擎、場(chǎng)景識(shí)別引擎。

（4）實(shí)現(xiàn)路況事件與處置自動(dòng)閉環(huán)聯(lián)動(dòng)。通過對(duì)視頻事件檢測(cè)結(jié)果的分析處理，實(shí)現(xiàn)交通態(tài)勢(shì)的精準(zhǔn)研判與綜合預(yù)測(cè)，并整合路網(wǎng)信息發(fā)布、路段巡查，形成完善的應(yīng)急處置聯(lián)動(dòng)閉環(huán)流程。支持在一分鐘內(nèi)完成視頻事件主動(dòng)發(fā)現(xiàn)到推送路巡人員應(yīng)用終端。

1.4 實(shí)現(xiàn)功能

智能視頻分析系統(tǒng)可有效協(xié)同現(xiàn)有聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)數(shù)據(jù)全面采集感知、融合分析處理、信息多媒體發(fā)布的新一代綜合監(jiān)控業(yè)務(wù)高效應(yīng)用。支持在兩分鐘內(nèi)完成從多源數(shù)據(jù)事件感知到情報(bào)板發(fā)布，兩分鐘內(nèi)完成公眾事件透出到互聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)航用戶端。

（1）融合事件感知預(yù)警。包括擁堵態(tài)勢(shì)、事故發(fā)現(xiàn)、不文明行為、收費(fèi)站預(yù)警、路面障礙。

（2）交通檢測(cè)事件報(bào)警。各類視頻事件檢測(cè)的自動(dòng)報(bào)警，以便監(jiān)控值班人員第一時(shí)間知悉處理。

（3）事件處置。規(guī)范事件信息處理流程，實(shí)現(xiàn)事件自動(dòng)流轉(zhuǎn)。

（4）管控誘導(dǎo)與信息發(fā)布。路線調(diào)度、情報(bào)板、可變信息標(biāo)識(shí)的信息發(fā)布。

2 典型應(yīng)用

視頻智能分析系統(tǒng)在四川成都繞城高速試運(yùn)行以來(lái)，先后在春運(yùn)、五一大假、國(guó)慶等重大節(jié)日緩堵保障中發(fā)揮重要作用，通過系統(tǒng)檢測(cè)出的交通事件及時(shí)透?jìng)鞯礁咚偾閳?bào)板、四川易行客戶端、高德地圖等發(fā)布端，及時(shí)推送給出行車輛駕乘人員，促使繞城的擁堵指數(shù)明顯降低，市民出行感知度有較大幅度提升。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，成都繞城高速國(guó)慶7天車流量同比2018年國(guó)慶增長(zhǎng)11.93%，繞城高速車輛平均通行速度提升3.46%，擁堵指數(shù)下降3.34%。國(guó)慶期間12個(gè)重點(diǎn)路段中70%路段擁堵指數(shù)有不同程度下降，10月1日繞城高速平均擁堵指數(shù)下降15.1%。繞城高速國(guó)慶7天事故數(shù)量從18年國(guó)慶的151起下降為126起，同比下降16.6%。此外，平臺(tái)系統(tǒng)與高德協(xié)同，已實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、線路誘導(dǎo)、路況/事件同步、擁堵圖片透?jìng)?、語(yǔ)音播報(bào)、收費(fèi)站開關(guān)狀態(tài)等功能。高德向平臺(tái)同步43 821條路況/事件，平臺(tái)通過高德共發(fā)布895條信息、23條線路誘導(dǎo)、979條擁堵圖片、87條語(yǔ)音播報(bào)，信息發(fā)布共影響出行公眾47.01萬(wàn)人次，線路誘導(dǎo)共影響出行公眾1.63萬(wàn)人次。

3 小結(jié)

通過試運(yùn)行，視頻智能分析系統(tǒng)在高速公路緩堵保暢中發(fā)揮了明顯的作用，但這個(gè)系統(tǒng)要完全發(fā)揮出它的功效，也依賴于全量數(shù)據(jù)的感知和其他業(yè)務(wù)部門的配合。目前，因?yàn)樾姓^(qū)域和業(yè)務(wù)劃分等因素，高速公路系統(tǒng)存在業(yè)務(wù)全流程不暢通的問題，比如，和城市交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用及共享的問題，和車管部門就車輛及司機(jī)畫像等數(shù)據(jù)特征應(yīng)用和共享的問題，還有信息化部門本身的權(quán)責(zé)等問題，這些問題導(dǎo)致智能分析平臺(tái)獲取的數(shù)據(jù)維度不夠全面，分析結(jié)果的應(yīng)用也受權(quán)責(zé)的限制。最終導(dǎo)致智能視頻分析平臺(tái)不能發(fā)揮大數(shù)據(jù)交通管控平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)。在國(guó)家交通強(qiáng)國(guó)的大背景下，交通行業(yè)倡導(dǎo)向數(shù)字交通轉(zhuǎn)型，開啟了智慧高速建設(shè)的新征程，各地掀開了建設(shè)智慧高速的新高潮，視頻智能分析系統(tǒng)在交通行業(yè)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越成熟，越來(lái)越廣泛。

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