概述

　　隨著交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車保有量的急劇增加，高速公路的智能化管理應(yīng)用逐漸鋪開，由此，視頻分析作為智能化管理里的核心技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，并成為智能交通行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

　　在高速公路管理系統(tǒng)中，智能視頻分析技術(shù)的應(yīng)用主要通過嵌入在高速公路機(jī)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。目前涉及到的主要技術(shù)領(lǐng)域包括車輛的抓拍，車輛信息的提取，關(guān)鍵交通事件的提取，路面和其他關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)時監(jiān)控等。智能視頻分析系統(tǒng)一般包含視頻圖像數(shù)據(jù)采集模塊、圖像處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、后臺處理軟件模塊四部分，具體情況如圖1所示。

　　具體應(yīng)用

　　在視頻分析技術(shù)發(fā)展初期，受視頻分析處理技術(shù)條件所限制，對視頻信號的分析判斷主要依靠人工實(shí)時監(jiān)測。隨著智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展，智能視頻分析技術(shù)正從一種輔助決策工具逐漸向自動決策系統(tǒng)方式過渡，越來越多的代替了人工的判讀，節(jié)省了大量的人力成本。當(dāng)前，視頻分析技術(shù)智能在高速公路系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在車牌識別系統(tǒng)、事件檢測分析系統(tǒng)以及視頻交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)中。車牌識別技術(shù)目前已經(jīng)是公路系統(tǒng)中的成熟技術(shù)，已經(jīng)基本取代了人工錄入車牌的原始方式;事件檢測分析系統(tǒng)當(dāng)前已經(jīng)被高速公路管理者逐步接受，在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)廣泛應(yīng)用;視頻車輛檢測系統(tǒng)與線圈車檢系統(tǒng)、微波雷達(dá)車檢系統(tǒng)，紅外和光柵車輛監(jiān)測系統(tǒng)四種車輛檢測方式，已經(jīng)成為高速公路最主流的車輛檢測方式，四種方式在應(yīng)用方面各有所長，可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行選取;交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)也逐步成熟，已顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢，正獲得道路管理者尤其是交警部門的青睞。各種系統(tǒng)的主要應(yīng)用方式如下。

　　車牌識別系統(tǒng)

　　車牌識別系統(tǒng)是智能交通最基本的組成構(gòu)件之一，目前應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，是高速公路收費(fèi)系統(tǒng)和高速公路車輛查詢跟蹤系統(tǒng)的重要組成部分，識別系統(tǒng)以圖像處理理論為基礎(chǔ)，利用相機(jī)采集包含車輛號牌的視頻圖像，通過圖像處理，對車牌進(jìn)行提取和識別，達(dá)到車牌的自動識別。通過自動識別出來的車輛號牌信息，將所識別出來的車輛號牌信息及傳給后端軟件，對車輛進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制。其中，收費(fèi)口的車牌識別系統(tǒng)框如圖2所示。

　　事件檢測分析系統(tǒng)

　　在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)中，需要對關(guān)鍵路段(如事故多發(fā)區(qū)等)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，隨著監(jiān)控點(diǎn)的增加，人工查看錄像監(jiān)控已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求，如依賴回放檢索，會導(dǎo)致時間處理滯后。因而，需要通過智能監(jiān)控，對錄像自動進(jìn)行分析，對特定類型的事件進(jìn)行提取，要求事件檢測分析系統(tǒng)在圖像所能監(jiān)控覆蓋范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行交通事件、事故的自動檢測。所需要檢測的交通事件通常包含如下幾項(xiàng)：車輛停駛、車輛減速、車輛超速、車輛低速或停車、車輛逆行、車輛排隊(duì)長度超過閾值、交通擁堵、行人、車龍、拋灑遺棄物、煙霧和火災(zāi)等。并且提供相應(yīng)的交通數(shù)據(jù)實(shí)時測量：流量、速度、占有率、車頭間距、隊(duì)列長度、車輛分型等。當(dāng)發(fā)生交通車輛事故時系統(tǒng)能夠快速自動報(bào)警和錄像，為道路的交通安全管理和道路運(yùn)營提供幫助。在隧道監(jiān)控中，事件檢測分析系統(tǒng)檢測到有煙霧超過警戒報(bào)警，系統(tǒng)啟動應(yīng)急預(yù)案，指揮通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和消防系統(tǒng)立刻聯(lián)動，對監(jiān)控信息自動采集，通過智能視頻分析技術(shù)分析、判斷并輸出結(jié)果。[nextpage]

　　交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)

　　當(dāng)前在一些交通流量很大的高速公路中，尤其在許多大城市的繞城高速公路中，出入口匝道經(jīng)常發(fā)生堵車，如何有效疏導(dǎo)交通是一個急需解決的問題，視頻交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)結(jié)合交通誘導(dǎo)系統(tǒng)提供了解決辦法。

　　交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)是通過對道路沿線的監(jiān)控?cái)z像機(jī)所采集到的圖像進(jìn)行視頻分析，通過檢測區(qū)域內(nèi)的車輛數(shù)和速度，自動識別出路段的交通狀態(tài)(交通狀態(tài)分為：暢通、擁擠、堵塞三種狀態(tài));當(dāng)檢測到道路交通發(fā)生擁擠或堵塞時，系統(tǒng)通過語音播讀、文字信息提醒等方式進(jìn)行報(bào)警，提示交通管理員及時對交通擁堵事件進(jìn)行交通疏導(dǎo)處理，并可通過對交通擁堵數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，為交通管理提供決策依據(jù)，把過去的被動式交通管理上升為主動式的交通管理，從而保證道路交通的暢通運(yùn)行，提高交通管理水平提供有力的技術(shù)手段。同時，與交通誘導(dǎo)等系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，在事件發(fā)生時，通過交通誘導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)布交通信息，實(shí)現(xiàn)智能化的交通管理。

　　存在的主要問題

　　智能視頻分析技術(shù)在高速公路系統(tǒng)中起到了積極的作用，但也存在這一些問題，主要如下。

　　受天氣和自然光線影響較大

　　目前的視頻分析技術(shù)都是采用相機(jī)進(jìn)行圖像信號的提取，相機(jī)的成像效果一般會受到天氣的影響，如在交通事件檢測系統(tǒng)中，在霧天檢測的距離將明顯的縮短。同時相機(jī)的圖像采集效果也與環(huán)境光的強(qiáng)弱有著密切的關(guān)系。

　　相機(jī)的分辨率與幀率之間的矛盾有待解決

　　圖像的分辨率加大會對圖像質(zhì)量有明顯的提升，同時可以使有效監(jiān)控范圍變大，但隨著圖像分辨率的增大，造成數(shù)據(jù)量的增大，使數(shù)據(jù)處理的時間加長，造成了單位時間內(nèi)處理圖像的幀數(shù)變少，造成了有效幀率的下降，影響圖像流暢性的同時，也會造成丟車。

　　視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確性有待提高

　　視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確性較以前有了較大的提高，但還是存在相當(dāng)?shù)恼`報(bào)和丟失事件問題，如何有效的降低系統(tǒng)的誤報(bào)率，誤報(bào)率將會造成一定的人力成本浪費(fèi)。同時，系統(tǒng)對事件的檢測率也無法做到百分之百，有些事件的丟失將對后續(xù)的問題分析帶來諸多不便。因此，系統(tǒng)準(zhǔn)確性也是一個急需解決的問題。

　　發(fā)展方向和前景

　　當(dāng)前，安防系統(tǒng)應(yīng)用日趨個性化，針對高速公路應(yīng)用特點(diǎn)，開發(fā)專用的、解決特定需求的智能分析產(chǎn)品將是高速公路監(jiān)控開拓的新方向。目前業(yè)內(nèi)也有一些結(jié)合本行業(yè)特點(diǎn)的系統(tǒng)，主要有以下幾種。

　　交通事故檢測系統(tǒng)

　　在高速公路上一旦發(fā)生交通事故，將對整條路的交通狀況造成較嚴(yán)重的影響，如何快速準(zhǔn)確的上報(bào)交通事故，對交通管理者來說意義十分重大。

　　同時，從上面的分析可以看出，從技術(shù)角度考慮，如何提高智能視頻分析技術(shù)的準(zhǔn)確性，增大有效監(jiān)控范圍，提高系統(tǒng)的實(shí)時性將成為技術(shù)提升的主要發(fā)展方向。

　　純視頻檢測方式的電子警察系統(tǒng)

　　在視頻車輛檢測技術(shù)不成熟的情況下，常規(guī)做法是采用地感線圈或雷達(dá)作為車輛檢測手段，隨著視頻檢測技術(shù)的日益完善，視頻車輛檢測方式將逐步取代雷達(dá)和地感線圈方式。因?yàn)槔走_(dá)檢測和地感線圈檢測首先要增加元器件成本，同時施工復(fù)雜，日后維護(hù)成本高，而對純視頻檢測而言，不存在以上問題，且由于硬件構(gòu)架簡單，故障率也相對降低。

　　大范圍監(jiān)控系統(tǒng)

　　隨著監(jiān)控需求的增多，對單只相機(jī)所能監(jiān)控到的范圍和圖像質(zhì)量要求也越來越高，在此種情況下，需要加大攝像機(jī)的分辨率，目前業(yè)內(nèi)主流相機(jī)分辨率為500萬像素，部分廠家已經(jīng)推出了800萬或更高像素?cái)z像機(jī)，但目前大分辨率相機(jī)幀率較低，一般都是在3幀左右，在對流暢性有較高要求的場合下，低幀率相機(jī)很難滿足要求。開發(fā)高速高幀率相機(jī)，在大范圍監(jiān)控系統(tǒng)中將有較好的發(fā)展前景。

　　結(jié)語

　　早些時候，智能視頻分析技術(shù)在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)有局部的應(yīng)用?，F(xiàn)階段車牌識別技術(shù)已日臻成熟并獲得應(yīng)用廣泛，而交通事件檢測分析和交通狀態(tài)檢測應(yīng)用也正在快速擴(kuò)大。隨著視頻分析技術(shù)的發(fā)展，其智能化管理的優(yōu)勢將越發(fā)明顯，智能視頻分析技術(shù)在高速公路領(lǐng)域的發(fā)展將有著廣闊的前景，并發(fā)揮到越來越重要的作用。