智能交通系統(tǒng) (Intelligent Transport System，簡稱ITS)是典型的信息化綜合應(yīng)用系統(tǒng)，涉及信息、電子、控制等各方面技術(shù)。信息采集主要通過線圈、雷達、圖片抓拍、動態(tài)視頻等方式實現(xiàn)，信息發(fā)布主要通過城市引導(dǎo)牌、網(wǎng)站等方式向公眾發(fā)布信息。

　　近年來，電子警察、道路電子卡口、動態(tài)實時監(jiān)控等系統(tǒng)在城市中大量建設(shè)，相關(guān)系統(tǒng)及信息被陸續(xù)整合到智能交通系統(tǒng)中。這三類系統(tǒng)，以其可視化、智能化、易與現(xiàn)場指揮聯(lián)動的特點，在城市智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮越來越大的價值。高清抓拍以及高清動態(tài)監(jiān)控是電子警察、道路電子卡口、動態(tài)實時監(jiān)控的核心技術(shù)，下文對其技術(shù)的應(yīng)用進行分析闡述。

　　高清抓拍解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

　　高清抓拍系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　以高清抓拍及圖像識別為核心技術(shù)的卡口系統(tǒng)和電子警察系統(tǒng)是智能交通平臺的主要數(shù)據(jù)來源，抓拍系統(tǒng)部署在十字路口、出入城路口及其他重點路段，主要作用包括：

　　· 提供車流量、車輛行駛速度等信息，經(jīng)智能交通平臺的數(shù)據(jù)處理，通過交警指揮平臺、路口引導(dǎo)牌進行顯示，為交通指揮、車輛引導(dǎo)提供參考信息;

　　· 自動識別經(jīng)過路口的車牌字段，綜合多個路口信息，對車輛來源、目的地進行判斷，為交通疏導(dǎo)提供判斷依據(jù);

　　· 對通過車輛車牌進行報警設(shè)置，如進行單雙號出行車牌判斷，對違規(guī)上路車輛進行自動報警，為執(zhí)行交通規(guī)則提供有效手段。

　　高清抓拍技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展

　　2006年左右，國內(nèi)第一套高清抓拍系統(tǒng)在城市智能交通系統(tǒng)中得到應(yīng)用，從而拉開了高清抓拍系統(tǒng)取代傳統(tǒng)標(biāo)清抓拍系統(tǒng)的大幕。之后，抓拍相機開始序列化，130萬像素、200萬像素、500萬像素的相機相繼得到商用，800萬像素、1000萬像素的相機也已經(jīng)出現(xiàn)。智能識別算法開始從車牌識別，過渡到車牌、車身顏色、車標(biāo)、駕駛員人臉識別等圖片識別技術(shù)，壓黃線、拋物等行為識別技術(shù)的綜合識別。

　　高清抓拍典型組網(wǎng)方案

　　如圖1所示，典型的高清抓拍系統(tǒng)核心設(shè)備包括閃光燈、高清抓拍單元、車檢器、接入交換機等設(shè)備。該系統(tǒng)在一定條件下(如闖紅燈、超速、或者卡口車輛經(jīng)過等)，啟動圖片抓拍，將抓拍圖片等基礎(chǔ)信息，車牌、車身顏色、車標(biāo)等識別信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶蠖恕?/P>

圖1 高清抓拍系統(tǒng)前端典型組網(wǎng)

　　車檢器接入線圈或者雷達設(shè)備，經(jīng)過分析，產(chǎn)生抓拍觸發(fā)、車輛速度等信息傳輸給高清抓拍單元。高清抓拍單元由一體化護罩、補光燈、光學(xué)控制單元、高清抓拍相機、車輛識別算法構(gòu)成。高清抓拍相機檢測到車檢器的觸發(fā)信號之后觸發(fā)閃光燈，同時啟動相機的圖片抓拍功能。抓拍相機內(nèi)置智能識別算法，可在前端對該抓拍圖片的相關(guān)信息進行識別。[nextpage]

　　如圖2所示，高清圖片采集之后，通過數(shù)字化方式回傳中心，其傳輸模式主要有點對點光纖、總線、匯聚上傳、無線等幾種。

圖2 高清抓拍系統(tǒng)后端典型組網(wǎng)

　　后端平臺從功能上可以分為管理中心、應(yīng)用中心和專業(yè)數(shù)據(jù)庫中心三個系統(tǒng)，其中管理中心是整個抓拍系統(tǒng)的核心，應(yīng)用中心主要提供用戶的應(yīng)用界面，專業(yè)數(shù)據(jù)庫中心是指交警和公安的專業(yè)化數(shù)據(jù)庫，如公安的盜搶庫，交警的黑牌套牌庫等，圖片數(shù)據(jù)與這些數(shù)據(jù)庫做比對，得出實時告警信息。管理中心對上傳的圖片、識別信息進行實時展示、分類存儲，并對用戶控制、設(shè)備管理提供統(tǒng)一平臺，同時在上層進行數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用。

　　高清抓拍關(guān)鍵技術(shù)

　　高清抓拍與識別技術(shù)

　　現(xiàn)階段主流相機采用200萬、500萬CCD的高清相機，圖片可以清晰地反應(yīng)車輛及周邊情況，包括車牌、車身、主副駕駛室人員(正面抓拍圖片)、道路等情況。

　　為了提高系統(tǒng)的實時性與可靠性，識別算法內(nèi)置于前端硬件相機中，在相機提供圖片信息的同時輸出相關(guān)識別信息。提供車牌識別、車身顏色識別、主流車標(biāo)識別等技術(shù)，同時現(xiàn)階段已經(jīng)有廠家開始從圖片中提取車輛主副駕駛的人臉，并嘗試進行人臉識別。

　　視頻線圈檢測技術(shù)

　　一旦物理線圈失效或者某些地方不允許使用物理線圈，以視頻檢測為基礎(chǔ)的虛擬線圈可以成為有效補充。虛擬線圈要求檢測準(zhǔn)確度高，并針對順光、逆光、雨天、雪天等不同情況作優(yōu)化，實現(xiàn)虛擬線圈算法和動態(tài)目標(biāo)跟蹤算法。

　　在以物理線圈為主，虛擬線圈為輔的項目中，還需要在算法中提供良好的切換策略，一旦物理線圈失效，在一定時間內(nèi)啟用虛擬線圈。

　　光學(xué)控制技術(shù)

　　在整個系統(tǒng)中，如果抓拍系統(tǒng)的曝光、補光、透光等技術(shù)不過關(guān)，在逆光、車燈較強等情況下，圖片會出現(xiàn)曝光不佳、關(guān)鍵信息不明、圖片中出現(xiàn)光斑等情況，如圖3所示。

圖3 逆光條件下未優(yōu)化圖片[nextpage]

　　在光學(xué)系統(tǒng)中，通過改進護罩鏡片、攝像機鏡頭的透光效果，在抓拍軟件中集成自動檢測順光、逆光狀態(tài)從而改變補光策略，采用能量可控的頻閃燈等方式，改進圖片質(zhì)量。

　　高清動態(tài)監(jiān)控解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

　　高清動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)是通過動態(tài)攝像機，對路口的動態(tài)信息進行實時監(jiān)控和歷史圖像存儲，由于通過該系統(tǒng)可以直觀地觀看整個路口情況，現(xiàn)階段在城市智能交通系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用。

　　動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的主要作用包括：

　　· 提供重要路口、路段的動態(tài)視頻信息，在交警指揮中心大屏、交通調(diào)度軟件上進行顯示，為交警的指揮調(diào)度提供直觀信息;

　　· 將動態(tài)視頻信號提供給電視臺、網(wǎng)站等媒體進行實時展示，通過媒體宣傳，引導(dǎo)人們選擇出行道路，避開擁堵路段;

　　· 通過人工調(diào)閱視頻或后臺智能軟件判斷，識別逆行、壓黃線等違規(guī)行為，通過對違規(guī)行為的事后處罰，規(guī)范大家的行車行為。

　　高清動態(tài)監(jiān)控技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

　　從2009年開始，高清動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)開始在城市級項目中得到一些應(yīng)用，經(jīng)過2年的發(fā)展，基本成為城市智能交通系統(tǒng)主流技術(shù)。不同于40萬像素以下的標(biāo)清動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用4：3的圖像比例，高清動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)主要采用16：9的圖像比例，現(xiàn)階段商用的主要有720(1280×720)、1080(1920×1080)兩種分辨率圖像。

　　高清動態(tài)監(jiān)控典型組網(wǎng)方案

　　如圖4所示，高清動態(tài)監(jiān)控前端主要有高清網(wǎng)絡(luò)相機、攝像機+編碼器兩種兩種組網(wǎng)模式。其中高清網(wǎng)絡(luò)相機提供高清圖像采集和視頻壓縮一體化功能，直接輸出IP信號，而攝像機+編碼器采用兩者分離模式。

圖4 高清動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)前端典型組網(wǎng)

　　高清動態(tài)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)傳輸與高清抓拍系統(tǒng)共用一套傳輸平臺，后臺包括管理中心、應(yīng)用中心兩套平臺。其中管理中心負責(zé)視頻圖像的管理、存儲、應(yīng)用功能，應(yīng)用中心通過部署軟件客戶端提供軟件實時圖像點播和歷史圖像點播功能，部署硬件解碼器將視頻圖像還原上高清大屏。

　　高清動態(tài)監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

　　全IP交換體系架構(gòu)

　　動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)媒體流量大、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用多、點播用戶多，采用全IP交換的體系架構(gòu)可以有效降低單臺設(shè)備的壓力，不會因為單設(shè)備的崩潰影響到整體系統(tǒng)。

　　如圖5所示，全IP交換體系結(jié)構(gòu)典型組網(wǎng)，采用采集、傳輸、管理、存儲、顯示分層設(shè)計，遵循標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議規(guī)范，將媒體交換處理同系統(tǒng)的控制、管理信息相分離，保證了海量視頻接入和大并發(fā)量訪問的能力。

圖5 全IP交換體系架構(gòu)典型組網(wǎng)[nextpage]

　　網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)技術(shù)

　　計算機網(wǎng)絡(luò)平臺是連接視頻采集和視頻管理、視頻存儲的傳輸中介，視頻監(jiān)控對網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)，可以提升系統(tǒng)整體性能。網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)技術(shù)包括將IP組播技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)Qos技術(shù)，以及LAN、SFP、EPON、RRPP環(huán)網(wǎng)、WLAN等方式引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　視頻存儲技術(shù)

　　視頻監(jiān)控存儲碼流量大，傳統(tǒng)方式采用流媒體轉(zhuǎn)存模式，對服務(wù)器造成較大壓力，從而形成單點故障。

　　基于存儲虛擬化技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的iSCSI存儲技術(shù)，通過端到端直存的方式進入IP SAN，中間取消服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了對于媒體流這種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲，使得監(jiān)控錄像可以秒級精確檢索和即時回放。

　　結(jié)束

　　高清抓拍系統(tǒng)、高清動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)作為一種可視化的遠程呈現(xiàn)技術(shù)，已經(jīng)成為城市智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，其替換標(biāo)清系統(tǒng)的趨勢已經(jīng)非常明顯，在將來的城市智能交通建設(shè)中將發(fā)揮越來越大的作用。