智能视频分析在高速公路监控系统中的应用浅析

发布时间：2022-10-05 21:44 热度：

彭国培
摘要：随着我国高速公路历程的逐年增长，高速公路上的事故也在逐年上升。智能视频分析系统的引入，使得高速公路的运行和管理更加安全、方便，本文智能科学技术论文从智能视频分析在高速公路监控系统的特点和应用领域入手，通过分析监控系统的应用现状，发现其中存在的问题，并提出解决思路，以期对相关领域的改进有所帮助。
关键词：智能 视频 监控 现状 问题 应用
一、智能视频分析的定义及特点
智能视频分析是指计算机图像视觉分析技术，通过将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在摄像机场景内出现的目标。该技术广泛应用于公共安全相关系统，建筑智能化，智能交通等相关系统。
当今全国主要省份均实现了高速公路全省联网或区域联网监控，对于监控中心或片区监控中心来说，均需要面对海量数据。智能视频分析系统的应用解决了从海量数据中挖掘出有用信息，实现实时智能监控和“查看”视频的问题。并实现了自动化的监控，有效的提高了监控效率。智能视频分析系统主要有以下特点：实现视频监控中异常行为的智能识别、提前发现和自动报警；模块化的分布式部署，基于现有监控平台的有效补充和升级，不必更换原有设备，不必大规模布线，有效保护原有投资。系统实施后可有效降低监控系统的人力需求，提高管理水平和工作效率；减轻监控人员的工作负担，提高监测准确度，使监控管理工作更加有效，提高了整套监控系统的工作效率和准确度；全天时工作，自动分析视频并报警，误报率低，降低因为监控人员人为失误引起的高误差。将传统的“被动”视频监控化转变为“主动”监控，在报警发生的同时实时监视和记录事件过程。
二、 智能视频分析的基本应用领域
（一）收费系统领域。常见的收费系统的视频监控主要包括对收费车道、收费亭、收费广场、收费站房的监控。在收费过程中，收费员对车型、车种判别情况是工作的一个难点，利用视频监控系统不仅能够有效的防止错误出现，而且还可以实现对收费员与司机交流的直观监视。视频监控系统的作用还体现在对突发意外事件的处理上，视频监控系统既能在事故之前提供预警信号，也能为事后稽查提供依据。
（二）高速路监控系统领域。匝道的出入口立交、桥梁、长下坡等重要地点是高速公路上的事故的多发地段。在这些重要地段每隔两公里设置动态监控点，配置高倍数变焦镜头和云台，既能够实现整条道路的全程监控，也能为事故的原因调查提供影像依据。
（三）隧道监控系统领域。在高速公路的一些穿山隧道中，由于内部环境特殊，而且空间封闭。就导致了人为进行监控的难度加大。一旦隧道中发生交通事故，不仅救援安度大，而且人员的疏散也是交通部门头疼的事情。所以，通常隧道内每隔100多米设置一个固定监控点，在横洞和隧道进出口设置云台或快球，用来保证隧道的安全运营，因为智能化视频监控系统能够实现实时监控的效果，所以越来越得到工程建设者和管理者的重视。
（四）高速路超速系统检测。简单地说，运动检测就是发现图像中运动的物体，运动物体可以简单定义为图像中变化的部分，然后经过一系列计算程序，确定车辆的行驶速度。
（五）多物体跟踪监测。跟踪实质上就是将在每一帧上发现的同一物体沿时间顺序串起来。此领域本身就是一个相对独立的活跃的研究领域。这种功能经过简单算法的辅助后，使得智能视频分析系统可以对穿越警戒线、进入识别、离开识别、出现识别、消失识别等提供可行的思路。
三、 智能视频分析在高速公路监控系统中的应用现状
（一）高速路情景检测。智能视频分析系统的图像采集功能，使实施情景检测成为可能，例如遗失物的查找、跟踪，对发生严重交通堵塞地带的情景监控，对突发性事件的原因分析等这些都能够及时、迅速的将信息传送到交通指挥中心。
（二）机动车身份识别。智能视频分析系统可以对来往的车辆进行自动登记、验证和监控。通过对通行卡（票）信息的验证，来确认入口车辆是否为出口车辆，这样就能有效的防止换卡舞弊行为。同时系统采集的车牌图片和识别出的车牌号码信息，也成为交通部门进行机动车管理的重要资料，对于加强收费管理，保障交通运输秩序都具有重要的参考作用。
（三）交通事件监测。智能视频监控系统能够在图像覆盖范围内，实现对交通事故进行实时发现和监控。根据监测点的图像信息，系统在超车道、紧急行车道、紧急停车带、三角地带和事故多发地带都能够自动检测出车辆停驶、减速、超速、逆行的情况，并能够实现车辆排队长度超过阈值、遗撒遗弃物、恶劣天气和火灾等突发状况的观测。当发生交通车辆事故时，系统能够快速自动报警并进行现场情况录像取证，将交通纠纷的损失降到最小。而智能监控系统在与指挥平台结合后能发挥更大的作用，例如在隧道监控中如果检测分析系统检测到有烟雾超过警戒报警，通过控制平台的联动作用，系统会启动应急预案，指挥通风、照明和消防系统立刻联动，将事故的发生几率降到最小。
（四）交通状态的实时检测。在我国大部分省市的流量比较大的高速公路，尤其是许多大城市的绕城高速公路中，由于车流量比较集中，管理难度大，因此经常出现出入口匝道堵车现象，采用视频监控系统就有效的解决了疏导交通和交通状态检测系统结合的问题。
（五）报警联动。在智能视频分析系统发现异常情况以后，通常需要核实报警真实性，如通过另外一台云台相机对报警事件拉近进行详细调查，或者及时通知、提醒监控人员。常用实时提示方法包括语音、弹出图像、发送短信、截图等手段提示监控人员。
四、 智能视频分析在高速公路监控系统中应用存在的问题及解决方法
总体来看，高速公路视频监控系统经过多年的发展和更新，已经取得了一定的进展，但限于原有技术的制约以及阶段性需求的变化，现有的系统在很多方面仍存在明显不足：
首先是监控图像清晰度不够。在大多数高速公路现有的系统中，图像清晰度只有4CIF，这样的清晰度很难看清过往车辆车牌号码与细部特征，尤其对于大型桥梁、长大隧道、大型互通式立交桥、收费站、治超站、服务区、事故多发地等重点监控目标而言，清晰度已远远达不到高速交警或高速公路管理处的应用要求。
其次是单点测速容易被逃避。多年来，6F测速仪广泛应用在事故多发地治理超速行为，取得了显著的效果。但随着驾驶员对6F测速仪工作原理的了解，以及对安装位置的轻易辨识，很多驾驶员会经常采用提前刹车减速穿过测速仪的捕捉范围，然后再加速行驶，这使得治超效果大幅降低。
最后是路网运行监测体系智能化程度不高。视频监控作为路网运行监测体系的重要组成部分，现阶段主要依靠传感器报警与视频联动方式，由人工实时监测路网运行状况。随着高速全程监控需求的出现，视频源数量庞大，依靠人工来实时监测的难度越来越大。
针对目前高速公路监控系统的现状与存在的问题，提出基于高清、智能监控系统以上问题的解决方案：
（一）分级别监控，标清与高清相结合
将全程监控点按监控级别分层，监控级别高的位置采用高清监控(1600*1200或1280*720)，反之采用标清监控(704*576)。由于联网监控、资源共享的需要，建议采用网络前端，即网络摄像机或网络球机。
（二）采用基于高清牌识的区间测速系统
调研选取超速现象频繁、危害大的路段，在路段两端安装高清牌识系统，利用S/(t1-t2)计算路段平均车速，与限速值比对，判断超速行为并进行处罚。区间测速的精确程度主要取决于车辆捕获率、车牌识别率和校时精度，尤其以车牌识别的技术难度最大，建议选取长期专注于车牌识别算法研究、车牌识别率达到95%以上的厂家提供技术支持。
（三）利用交通事件检测技术实现视频自动监测
采用智能检测技术，对抛洒物、逆行、交通参数(车速、占道率、流量)进行智能检测。其中，路面抛洒物和岔口逆行对交通安全产生的威胁较大，通过智能检测技术将其列入重点分析对象，有助于提前预警、主动防洪。交通参数采集有助于中心分析路网运行状态，优化通行效率。
（四）实现指挥平台的统一管理与上层应用
建设具有监测监控、预测预警、综合研判、辅助决策、路网协调、辅助调度于一体的路网级应急处置指挥平台，是目前路网级视频监控的趋势与迫切需要。这样可以实现视频监控、超速抓拍、智能分析、联网共享、的统一管理与应用。同时引入交通事件智能视频检测技术，与其它传感系统(天气、报警)共同构成路网运行(自动化、智能化)监测体系，将有助于及时发现隐患，防范于未然。
五、论文结束语
虽然智能视频分析在高速公路监控上的应用还有许多不足和挑战，但是视频监控的智能化是不可阻挡的潮流与方向，随着科技的发展和智能视频技术管理方式的完善，智能化视频分析在高速公路监管中的前景必然更加广阔。

参考文献：
[1]王笑京, 沈鸿飞, 马林等, 中国智能交通系统发展战略, 人民交通出版社, 2006.
[2]姚影, 欧国立, 美国智能交通政策发展变迁及启示, 综合运输, 2009<5>.
[3]江拥辉.浅谈智能分析系统[J].科技信息.2010.<11>
[4]张海峰.视频智能分析系统[J].安防科技.2008.<9>