背景及需求分析

　　甬臺溫、溫福和福廈鐵路是國內(nèi)近年來鐵道部規(guī)劃“四縱，四橫”高速客運(yùn)網(wǎng)中的組成部分。三條鐵路作為中國鐵路沿海通道的重要組成部分，是連接中國最具經(jīng)濟(jì)活力的長三角、珠三角地區(qū)的重要紐帶，對完善浙江省、福建省乃至中國鐵路網(wǎng)布局，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會協(xié)調(diào)發(fā)展，加強(qiáng)國防建設(shè)都有著重要意義。

　　面臨的問題

　　甬臺溫、溫福和福廈鐵路既是我國目前已開工建設(shè)的鐵路項(xiàng)目中建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高的鐵路之一，又是地質(zhì)條件最為復(fù)雜、施工難度最大的鐵路之一。整條線路途經(jīng)地區(qū)地形復(fù)雜，橋梁、隧道占線路總長的78.84%，此外鐵路與多條主干高速交錯，大大增加了人工監(jiān)控的難度。

　　整條鐵路存在的監(jiān)控難度主要有以下幾點(diǎn)。

　　· 鐵路全線為高速客運(yùn)線，列車通過速度高，在列車進(jìn)出站臺口確保沒有人員穿越或闖入;

　　· 為保證列車安全通過，咽喉、隧道口等重要區(qū)域軌道無遺留物;

　　· 公跨鐵路段防止有不明物從公路墜落至鐵軌，造成道路受阻;

　　· 沿線基站無人值守，為保障線路安全運(yùn)行，防止盜竊或破壞行為發(fā)生;

　　· 高架的應(yīng)急通道只有在緊急避難時(shí)使用，平時(shí)防止閑雜人員進(jìn)入。

　　解決方案

　　高鐵安防的特點(diǎn)是系統(tǒng)跨度大、地理分布廣，視頻分析的環(huán)境復(fù)雜，因此對網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集成化要求很高。高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)從第二代監(jiān)控系統(tǒng)逐步進(jìn)入第三代、第四代監(jiān)控系統(tǒng)，高鐵視頻監(jiān)控應(yīng)用的具體設(shè)備包括攝像機(jī)(多數(shù)是室外PTZ云臺攝像機(jī)及室內(nèi)快球一體攝像機(jī))、編碼器、硬盤錄像機(jī)(DVR)、網(wǎng)絡(luò)錄像機(jī)(NVR)、中央管理平臺(CMS)、視頻分析設(shè)備(IVS)及存儲設(shè)備。對高鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求是：安全、可靠、開放、可擴(kuò)充，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用可靠。

　　應(yīng)用特點(diǎn)

　　智能分析設(shè)備作為第四代監(jiān)控系統(tǒng)的代表，也是高鐵視頻監(jiān)控的一大亮點(diǎn)，其功能及應(yīng)用要求已經(jīng)明確寫進(jìn)了《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》。然而智能分析設(shè)備不是單獨(dú)存在的個(gè)體，要成為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，需要具備以下三點(diǎn)。

　　1、架構(gòu)靈活

　　架構(gòu)靈活主要體現(xiàn)在部署方式和視頻源的接入。通常前端部署的設(shè)備為嵌入式架構(gòu)，體積小，功耗低，穩(wěn)定性強(qiáng)，接入以模擬視頻為主;后端部署的設(shè)備為服務(wù)器架構(gòu)，性能強(qiáng)大，集中管理，視頻接入方式多樣，如模擬視頻、DVS/DVR、IP Camera、VMS等。高鐵應(yīng)用有其特殊性，由于安防設(shè)備都是沿鐵路線部署，很多基站為無人值守，因此針對這種情況前端嵌入式設(shè)備更具有優(yōu)勢。高鐵干線已經(jīng)遍布全國，從東北地區(qū)到華南地區(qū)，不論是嚴(yán)寒氣候還是潮濕環(huán)境，設(shè)備的穩(wěn)定性非常重要。嵌入式設(shè)備架構(gòu)簡單，直接接入模擬視頻就能分析，部署非常方便，沒有任何兼容性問題。

　　2、功能豐富

　　智能分析設(shè)備通常具有入侵、徘徊、滯留、聚集、取走、計(jì)數(shù)等功能，功能上基本滿足高鐵安防的需求。但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，高鐵監(jiān)控與其他場所還有很大的區(qū)別。首先，高鐵監(jiān)控應(yīng)用主要在室外，外部環(huán)境異常復(fù)雜。比如沿海地區(qū)氣候多變，光照、雨雪、陰影、昆蟲都會造成影響。其次，列車對攝像機(jī)造成的干擾，由于攝像機(jī)桿與鐵軌距離僅兩三米，當(dāng)列車高速駛過時(shí)會造成攝像機(jī)劇烈晃動，造成干擾。夜晚列車大燈直射攝像機(jī)，也會產(chǎn)生誤報(bào)。因此，優(yōu)秀的分析設(shè)備不僅僅具備基本功能，還必須具備過濾干擾的功能。比如優(yōu)化的算法能夠主動適應(yīng)環(huán)境的變化，通過不斷的學(xué)習(xí)過程達(dá)到適應(yīng)背景變化的效果;忽略區(qū)域，能夠屏蔽掉干擾較多的復(fù)雜場所;參數(shù)微調(diào)，可以根據(jù)實(shí)際場景調(diào)節(jié)算法的各項(xiàng)參數(shù);復(fù)合規(guī)則，可將多個(gè)報(bào)警功能邏輯疊加形成新的報(bào)警。通過一系列功能組合運(yùn)用，能將誤報(bào)漏報(bào)降至最低，充分發(fā)揮智能分析設(shè)備的優(yōu)勢。[nextpage]

　　3、整合性強(qiáng)

　　智能分析設(shè)備作為高鐵視頻監(jiān)控的一部分不是孤立存在的，與其他設(shè)備、軟件的整合聯(lián)動是能否效發(fā)揮作用的關(guān)鍵。作為后端部署，系統(tǒng)中的視頻源可能多種多樣，是否支持各品牌的IPCamera，DVR/DVS的各種編碼類型。對于大型監(jiān)控系統(tǒng)，視頻都由VMS的流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，智能分析設(shè)備可以直接從流媒體服務(wù)器獲取視頻，能夠有效地解決多品牌多型號多編碼類型設(shè)備的兼容問題。在高鐵的監(jiān)控中，由于采用的是前端部署嵌入式設(shè)備，因此不存在此問題;但對于系統(tǒng)平臺如何獲取報(bào)警信息，也需要智能分析設(shè)備具有豐富的對外接口。擁有Metadata服務(wù)機(jī)制，可以將報(bào)警信息封裝成XML形式的報(bào)文推送給系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)平臺解析后獲取報(bào)警的攝像機(jī)ID、報(bào)警類型、報(bào)警名稱、報(bào)警開始結(jié)束時(shí)間、報(bào)警截圖甚至可以獲取實(shí)時(shí)報(bào)警軌跡坐標(biāo)。通過將坐標(biāo)軌跡疊加到高清視頻圖像上用來上電視墻顯示，既可以獲得帶有分析結(jié)果的高清實(shí)時(shí)的視頻，又有效地節(jié)約了系統(tǒng)資源，達(dá)到事半功倍的效果。

　　實(shí)施要點(diǎn)

　　鐵路項(xiàng)目中，智能視頻監(jiān)控主要應(yīng)用于室外。而鐵路沿線環(huán)境異常復(fù)雜，如，陰影變化，燈光投射，天氣影響，鳥蟲干擾，都會對分析的準(zhǔn)確性造成影響。因此，為了使智能視頻分析準(zhǔn)確性達(dá)到理想效果，必須要?dú)v經(jīng)現(xiàn)場，長時(shí)間觀察，經(jīng)過多次調(diào)校，既要保證靈敏度，不出現(xiàn)遺漏，又不能過于靈敏導(dǎo)致誤報(bào)。

　　在實(shí)施中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

　　1、攝像機(jī)角度的調(diào)整，一個(gè)正確的視野角度才能保證視頻分析的準(zhǔn)確性。目前，很多現(xiàn)場安裝了快球攝像機(jī)，由于快球可以隨意變換角度和焦距，因此很容易破壞原先設(shè)置好場景的規(guī)則。對此，可以為快球定義好預(yù)置位，當(dāng)快球轉(zhuǎn)動后，能夠自動歸位，保持原先的角度，從而獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

　　2、監(jiān)控區(qū)域與物體尺寸的設(shè)置，由于視頻圖像存在透視效果，對于監(jiān)控區(qū)域的繪制，不能只沿場景邊緣繪制，還要考慮到通過物體的高度，因此要在二維畫面上繪制出覆蓋到場景空間的區(qū)域。而物體尺寸的繪制，也要考慮畫面中物體近大遠(yuǎn)小的情況，不能遺漏遠(yuǎn)處目標(biāo)。通過透視功能，能夠設(shè)置同一物體近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)的不同尺寸，確?；顒幽繕?biāo)在近處和遠(yuǎn)處都能被準(zhǔn)確捕獲。

　　3、規(guī)則的邏輯判斷(復(fù)合規(guī)則)，一種規(guī)則往往存在盲區(qū)，導(dǎo)致誤報(bào)或漏報(bào)產(chǎn)生。通過多種規(guī)則的邏輯疊加判斷，可以大大減少漏報(bào)誤報(bào)的產(chǎn)生。但準(zhǔn)確的邏輯疊加，需要在現(xiàn)場通過多次驗(yàn)證和測試。

　　使用效果與現(xiàn)狀

　　在項(xiàng)目實(shí)施初期，由于鐵路線尚未開通，并且攝像機(jī)安裝不到位，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，給視頻分析實(shí)施調(diào)試帶來較大的困擾。在項(xiàng)目后期，隨著鐵路線的試運(yùn)行，可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和實(shí)地情況，進(jìn)行反復(fù)測試與調(diào)整。運(yùn)用多種功能和方法，誤報(bào)率大大降低，為整條線路的運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的安全保障。

　　技術(shù)亮點(diǎn)

　　1、新規(guī)則的使用

　　智能視頻分析系統(tǒng)原有功能，基本都是對目標(biāo)的路徑移動分析及目標(biāo)的出現(xiàn)消失判斷。由于系統(tǒng)性能的約束，和算法自身的問題，難免會有誤報(bào)及漏報(bào)的情況發(fā)生。之前的規(guī)則都是以移動目標(biāo)位單位，對于目標(biāo)過多或場景較復(fù)雜的環(huán)境下，系統(tǒng)可能遺漏部分目標(biāo)。

　　密度監(jiān)測和活動監(jiān)測的出現(xiàn)，完善了原來的規(guī)則算法。新規(guī)則可以分析整個(gè)監(jiān)控范圍內(nèi)，畫面像素點(diǎn)的密度變化和活躍程度，用戶通過調(diào)節(jié)像素變化的百分比設(shè)定警戒閾值。由此可設(shè)定一個(gè)較為精確的報(bào)警觸發(fā)條件，并可以通過與其他規(guī)則的復(fù)合提高準(zhǔn)確性。

　　2、規(guī)則間的邏輯疊加(復(fù)合規(guī)則)

　　智能分析系統(tǒng)原有規(guī)則都為獨(dú)立報(bào)警，即當(dāng)一個(gè)規(guī)則被觸發(fā)后報(bào)警。但由于自身問題，系統(tǒng)會有漏報(bào)和誤報(bào)產(chǎn)生。通過設(shè)定復(fù)合規(guī)則，增加規(guī)則間的邏輯判斷，從而降低誤漏報(bào)率。復(fù)合規(guī)則有四種模式，為同時(shí)發(fā)生，順序發(fā)生，重復(fù)發(fā)生和獨(dú)立發(fā)生，另外可以設(shè)置規(guī)則之間的持續(xù)時(shí)間。例如：列車駛過時(shí)車身的部件可能會引起誤報(bào)，通過使用復(fù)合規(guī)則，可以設(shè)置多個(gè)規(guī)則之間的邏輯關(guān)系，只有當(dāng)多個(gè)規(guī)則都被觸發(fā)且安裝邏輯發(fā)生時(shí)才會報(bào)警，這樣有效的降低了誤報(bào)率，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可用性。