智慧交通中運(yùn)用智能視頻監(jiān)控技術(shù)的研究

李 楓

（昆侖芯（北京）科技有限公司，北京 100193）

0 引言

智慧交通是指將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等先進(jìn)電子技術(shù)運(yùn)用于交通領(lǐng)域的一種形式，是立足智能交通基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)交通安全的最大保障。近年來，智能視頻監(jiān)控技術(shù)被越來越多地運(yùn)用到智慧交通的不同領(lǐng)域，給相關(guān)部門監(jiān)控車輛、行人等提供很大便利，通過該技術(shù)能夠更加準(zhǔn)確方便地收集相關(guān)數(shù)據(jù)，并能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，為工作提供有力的數(shù)據(jù)支撐。研究智能視頻監(jiān)控技術(shù)能提升智慧交通系統(tǒng)的精確性，對(duì)智慧交通的發(fā)展具有積極意義。

1 智能視頻監(jiān)控技術(shù)相關(guān)概述

1.1 智能視頻監(jiān)控論述

智能視頻監(jiān)控技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)來分析視頻監(jiān)控場(chǎng)景和圖片，并根據(jù)人們的需求將分析場(chǎng)景中的圖片進(jìn)行提取的一種技術(shù)。相較于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術(shù)，智能視頻監(jiān)控具有明顯的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術(shù)的缺陷。近年來，隨著人們生活水平的提升以及汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，道路上的車輛越來越多，交通負(fù)荷不斷增加，智慧交通也隨之上線，智能視頻監(jiān)控技術(shù)在其中發(fā)揮了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，能夠讓交通管理更加規(guī)范。因此，不斷加強(qiáng)智能視頻監(jiān)控技術(shù)的研發(fā)，對(duì)國(guó)家道路交通的發(fā)展具有積極作用。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)道路交通24h 監(jiān)控，監(jiān)控的清晰度和準(zhǔn)確度也大大提升[1]。

1.2 智能視頻監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)

智能視頻監(jiān)控技術(shù)在高速公路、城市交通以及各類交通領(lǐng)域發(fā)揮著不容忽視的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)智慧化交通管理，該技術(shù)特點(diǎn)頗多，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

（1）建維便利性。首先是后期維護(hù)更加便捷，運(yùn)行中的監(jiān)控設(shè)備出現(xiàn)了故障，工作人員可以直接將設(shè)備拆除并替換新的，壞的視頻在維修期間不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)，更不用將行車道路封閉，維護(hù)十分便捷；其次是現(xiàn)場(chǎng)安裝限制較小，由于該設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，不需要破壞行車道路，施工范圍小，不會(huì)對(duì)道路交通造成影響。

（2）技術(shù)先進(jìn)性。首先該設(shè)備功能強(qiáng)大，前端設(shè)備能采集不同場(chǎng)景的視頻，比較方便靈活，而后端設(shè)備擴(kuò)展性好，能夠兼容不同的系統(tǒng)和設(shè)備，運(yùn)行效率很高；其次是檢測(cè)角度和范圍比較廣，該視頻技術(shù)拍攝范圍很廣，能及時(shí)拍攝重點(diǎn)交通事故等，信息采集量大，能幫工作人員快速掌握交通現(xiàn)場(chǎng)情況；其次是該技術(shù)檢測(cè)參數(shù)多樣化，能夠檢測(cè)道路交通中車輛參數(shù)、路面情況、車輛行駛情況等不同信息，詳細(xì)情況如表1 所示；最后是拍攝現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)可視，智能視頻監(jiān)控技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)采集的圖片信息傳輸?shù)胶笈_(tái)，后臺(tái)通過預(yù)警處理，在指揮中心的大屏將圖片展示出來，從而不斷協(xié)助工作人員發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，對(duì)社會(huì)交通安全有積極作用[2]。

表1 智能視頻監(jiān)控技術(shù)檢測(cè)參數(shù)表

2 智慧交通中的智能視頻檢測(cè)算法

2.1 幀間差分法

幀間差分法能夠?qū)⒁曨l監(jiān)控中采集的視頻和圖像進(jìn)行差減運(yùn)算，分別選取相鄰的兩幀，然后通過亮度、直方圖等顯示的特征參數(shù)采集，并結(jié)合結(jié)果預(yù)設(shè)相應(yīng)閾值，將目標(biāo)對(duì)象分離，再將閾值和計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行比較，最后對(duì)拍攝對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷。當(dāng)目標(biāo)移動(dòng)比較迅速或者間隔時(shí)間較長(zhǎng)的時(shí)候不容易捕捉到目標(biāo)，會(huì)有重影的現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)目標(biāo)物體移動(dòng)較慢或者間隔時(shí)間比較短時(shí)，目標(biāo)區(qū)域的差分會(huì)被減掉，會(huì)有空洞現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.2 背景差分法

這種方法主要將采樣視頻圖像和預(yù)設(shè)的背景參考模型進(jìn)行比較，將相同的像素點(diǎn)之間的灰度值進(jìn)行差分運(yùn)算，確定采樣視頻中的目標(biāo)對(duì)象，進(jìn)而獲取采樣視頻圖片中的目標(biāo)信息。在這種方法中，背景圖片的獲取可通過將采集視頻圖片中的信息平均后得出，結(jié)合不同場(chǎng)景選擇不同的背景圖片，在這個(gè)過程中，背景圖片的刷新頻率也不斷提升，能夠不斷增強(qiáng)背景圖片的適應(yīng)性。

2.3 光流法

該方法需要運(yùn)用光流坐標(biāo)系，通過移動(dòng)目標(biāo)光流和相鄰像素點(diǎn)的光流方差，憑借檢測(cè)圖像像素點(diǎn)之間的強(qiáng)度變化來檢測(cè)目標(biāo)物體，需要將監(jiān)控拍攝圖像中所有像素點(diǎn)的信息提煉出一個(gè)速度矢量，檢測(cè)出目標(biāo)物體相關(guān)參數(shù)，如速度、運(yùn)動(dòng)方向等[3]。

不管是哪一種方法，均各有優(yōu)缺點(diǎn)，表2 將各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)歸納其中。

表2 常用智能視頻檢測(cè)算法的比較

3 智能視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用分析

3.1 社會(huì)治安

（1）乘客行為分析。主要針對(duì)一些存在異常行為的乘客，比如持有危險(xiǎn)器械的乘客，通過智能監(jiān)控視頻能及時(shí)報(bào)警，防止犯罪事件危害社會(huì)。該技術(shù)還能分析乘客的相關(guān)行為特征，發(fā)現(xiàn)乘客中存在的各種情況，遇到危險(xiǎn)的時(shí)候可及時(shí)呼叫安?；蛘呔?，保證乘客的人身和財(cái)產(chǎn)安全。并且能為交通軌道等設(shè)置禁區(qū)，在軌道四周設(shè)置警戒線，防止發(fā)生越界行為，防止出現(xiàn)危險(xiǎn)交通事故[4]。

（2）滯留品檢測(cè)。主要針對(duì)機(jī)場(chǎng)、高鐵、地鐵等旅客流量較大的場(chǎng)所，進(jìn)行滯留品檢測(cè)能夠有效預(yù)防一些危險(xiǎn)事件，如恐怖襲擊等?，F(xiàn)實(shí)中，一旦這類場(chǎng)所出現(xiàn)長(zhǎng)期滯留的物件，相關(guān)工作人員可推斷是否具有危險(xiǎn)性，通過智能視頻監(jiān)控技術(shù)提醒安保人員，防止恐怖事件的發(fā)生。

（3）追蹤識(shí)別。通過視頻監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)Σ煌鞘虚g的重點(diǎn)人員和犯罪嫌疑人進(jìn)行監(jiān)控，通過人臉識(shí)別、交通工具載量識(shí)別等判斷出犯罪嫌疑人的活動(dòng)軌跡，從而有效協(xié)助相關(guān)人員盡快抓捕罪犯，防止傷害無(wú)辜旅客。

3.2 交通管理

（1）交通管理。首先，智能視頻監(jiān)控技術(shù)在交通管理方面也發(fā)揮著重要作用，能夠?qū)囕v的形態(tài)和車牌等參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，及時(shí)獲取車輛信息，并能夠定位追蹤某些特種車輛的行車信息。其次，可以在道路交通中的紅燈十字路口進(jìn)行抓拍，處理一些重點(diǎn)路段的違規(guī)行為等。最后，還能在城市中上下班高峰期以及一些擁堵路段進(jìn)行車輛排隊(duì)長(zhǎng)度的測(cè)量，并結(jié)合道路狀況緩解交通擁堵，讓道路交通更加順暢。

（2）交通流檢測(cè)。工作人員結(jié)合視頻監(jiān)控畫面，能夠判斷道路車輛情況，并結(jié)合攝像機(jī)檢測(cè)結(jié)果，利用智能分析的方法檢測(cè)區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)目標(biāo)車輛，根據(jù)車輛識(shí)別數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果推斷出目標(biāo)區(qū)域的車輛情況。交通流信息檢測(cè)是交通管理中的重點(diǎn)，也是管理的重要手段，工作人員結(jié)合智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并進(jìn)行分析整合計(jì)算，得到一系列宏觀數(shù)據(jù)，指導(dǎo)相應(yīng)人員有針對(duì)性地采取措施。結(jié)合智能監(jiān)控設(shè)備的測(cè)速功能，能更好地掌握行車速度，計(jì)算出車輛在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的通行時(shí)間[5]。

3.3 交通安全

（1）交通安全監(jiān)視。為了減少智能算法的漏判、誤判，不同的交通場(chǎng)景需要不同的機(jī)器算法，智能視頻監(jiān)控技術(shù)在交通事故、路面異常等事件中的使用率是最高的，通過對(duì)這些事件提前進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠幫助工作人員盡快修復(fù)路面，恢復(fù)正常車輛行駛狀態(tài)，節(jié)省時(shí)間。對(duì)于一些經(jīng)常出現(xiàn)危險(xiǎn)的路段，比如多霧、多泥石流的路段也可提前進(jìn)行部署，通過自動(dòng)化系統(tǒng)降低安全風(fēng)險(xiǎn)[6]。

（2）駕駛員疲勞度檢測(cè)。為了降低由于駕駛員疲勞促生的交通事故發(fā)生率，對(duì)駕駛員的駕駛狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)十分必要，智能視頻監(jiān)控技術(shù)可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，能明顯降低安全事故發(fā)生率。通過高清拍攝設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確識(shí)別駕駛員頭部、眼睛等狀態(tài)，也可以結(jié)合車輛行駛狀態(tài)，進(jìn)行安全數(shù)據(jù)信息分析，判斷車輛行駛是否存在異常。目前，交通安全管理會(huì)更加側(cè)重“兩客一?！避囕v駕駛員的情況，通過智能監(jiān)控視頻技術(shù)能夠更好地識(shí)別。

4 智能視頻監(jiān)控在智慧交通中的應(yīng)用建議

不同交通場(chǎng)所對(duì)設(shè)備的要求不同，在現(xiàn)實(shí)中使用智能視頻監(jiān)控技術(shù)需要結(jié)合實(shí)際情況，比如公交車站的首站和末站的監(jiān)控，需要結(jié)合兩站之間的功能區(qū)域，根據(jù)需求進(jìn)行智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的布置，保證該技術(shù)得到充分應(yīng)用，具體布設(shè)原則如下。

（1）辦公區(qū)域。對(duì)重點(diǎn)辦公區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，明確區(qū)域人員情況，以及調(diào)度室、監(jiān)控室等區(qū)域，為可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)保留證據(jù)。

（2）車輛和行人出入口。利用智能視頻監(jiān)控技術(shù)對(duì)這些出入口進(jìn)行監(jiān)控，為非法車輛出入或者可疑人員的調(diào)查保留證據(jù)。

（3）充電樁區(qū)域。可檢測(cè)該區(qū)域的車輛出入情況，保留數(shù)據(jù)以供后續(xù)使用。

（4）站臺(tái)區(qū)域。通過智能視頻監(jiān)控技術(shù)可記錄站臺(tái)區(qū)域內(nèi)的乘客情況，準(zhǔn)確識(shí)別流通人員，對(duì)候車區(qū)非法旅客的物件情況進(jìn)行監(jiān)視，保留相關(guān)證據(jù)[7]。

（5）停車區(qū)域。通過智能視頻監(jiān)控技術(shù)幫助工作人員掌握停車區(qū)域的車輛數(shù)目、車輛類型以及停車時(shí)間等，對(duì)一些亂停亂放、非法停放的車輛進(jìn)行鎖定，另外對(duì)夜間停放、違規(guī)載客或者違規(guī)上下客的車輛進(jìn)行監(jiān)控，并在危險(xiǎn)情況出現(xiàn)時(shí)及時(shí)進(jìn)行預(yù)警和監(jiān)測(cè)，對(duì)該區(qū)域的一些遺留物件和可疑物品進(jìn)行圖像采集分析，一旦出現(xiàn)問題及時(shí)報(bào)警。

5 結(jié)語(yǔ)

智能視頻監(jiān)控技術(shù)作為一種新興的道路交通監(jiān)測(cè)技術(shù)，讓國(guó)家的交通管理邁上了更高的臺(tái)階，作為交通系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)國(guó)家的交通管理起著至關(guān)重要的作用，為智慧交通相關(guān)部署提供了更大的技術(shù)支撐。為了進(jìn)一步優(yōu)化智能視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧交通中的應(yīng)用，相關(guān)人員需要不斷對(duì)其進(jìn)行深入研究，在保留其基本功能的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化智慧交通中運(yùn)用智能視頻監(jiān)控技術(shù)的模式，為我國(guó)交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展作出貢獻(xiàn)。