高清综合监测系统在智能交通中的应用 - 安防知识网

传统上为了满足交通监控、交通事件检测、车牌识别、交通信息流统计、交通违法检测等应用需求，交通管理系统通常采用多个子系统来实现，这些系统分别由各自的前端采集设备、检测设备、传输设备，以及后台中心应用系统所组成...

传统上为了满足交通监控、交通事件检测、车牌识别、交通信息流统计、交通违法检测等应用需求，交通管理系统通常采用多个子系统来实现，这些系统分别由各自的前端采集设备、检测设备、传输设备，以及后台中心应用系统所组成。虽然这些系统在一定程度上实现了对交通状况的实时监控、对交通事件的检测，以及对违法行为的监测，然而，其存在的问题也是显而易见的，即：各子系统基本上处于“各自为政”的状态，相互之间的协同不够，而且对于这些子系统所采集的信息融合和有效利用还远远不够，科技含量不高，同时存在前端设备重复建设、传输系统路由各异等问题，既缺乏统一管理，又浪费有限的资源，在一定程度上也影响了道路景观。

　　高清综合监测系统是以高清视频为基础，成功实现了集交通视频监控、流量检测、车牌识别、事件检测，以及违法检测等于一体的综合应用。系统突破了传统的交通电视监控和交通检测系统(车牌检测系统、交通流量检测系统、交通事件检测系统等等)的建设模式。它将最先进的高清视频技术、机器视觉技术和智能模式识别技术有机地结合在一起，将各类基于图像应用的业务功能统一在一套设备、一个系统和一个平台内实现，有效地提高了图像系统的综合应用能力，提高了信息采集的效率，减少了系统的重复建设，使交通业务系统的建设向着图像清晰化、业务智能化、应用综合化的方向发展，从而进一步提升道路交通的综合管理水平。与目前一般的交通检测系统相比，其主要具有以下五方面的优势。

　　1、拥有完备的综合交通检测功能，涵盖了车牌识别、交通流数据检测、交通事件检测、车辆违法检测记录、黑名单比对报警和实时监控六大主要功能。

　　2、具有大场景视野，既能够提供全场景的监控与检测，也能够同时满足违法取证与高精度车牌识别的要求。

　　3、系统设计在软硬件配置、底层数据格式和通讯接口、传输等方面与中心的旅行时间、事件检测和监控等系统保持一致，接口方便，兼容性好。

　　4、由于使用一套多功能检测设备实现了以前要多套不同系统来分别完成的功能，使得整个系统的成本大大降低，也提高了系统的整体稳定性。

　　5、具有完善的系统运行状况监控与故障自动检测报警功能，系统维护方便。

　　6、系统由于采用了创新的技术，因而减少了系统施工带来的影响，大大降低安装维护成本。

　　高清综合监测系统采用的技术不同于传统的车辆检测技术和视频移动侦测识别技术，它通过运用全/多目标跟踪、3D模型技术和特殊的优化算法，使系统的检测功能和识别性能得到了极大的提高，下面将主要对高清综合监测应用到的关键技术进行简单的介绍。

　　一、针对大范围开放区域中目标众多、定位困难的问题，高清综合监测系统创造性地引入3D模型+视频流多目标跟踪技术，实现了对目标的可靠提取。可靠的3D模型+视频流多目标跟踪技术可适应遮挡等条件，根据对目标运动轨迹的分析一方面可以判断各种事件，同时也可以排除误报的干扰。方案采用当前最先进的3D模型+视频流多目标跟踪技术，跟踪抓拍视场内的所有运动目标。通过跟踪全视场的目标，综合目标特性和运动特性，可以根据目标的历史信息来有效地区分各种目标，从而可以处理现场拥堵、人车混行等各种复杂情况。这一技术和行业内的其他检测技术相比，在信息采集方面具有较大优势，为综合监测系统提供了丰富的素材，能同时对人、非动车目标、机动车等进行智能识别，将传统系统需要多个子系统才能实现的机动车车牌识别、特征识别(车身颜色、类型、厂商标志等)、交通事件、电子警察、交通流、非机动车及行人特征识别(颜色)、人异常行为分析、视频图像检索、视频监控等功能整合到一个产品系统来，从而更好地发挥出高清综合监测系统的作用。

　　二、系统采用稳定可靠的目标提取技术，适应各种光照、像机安装高度/角度等外部条件。方案采用先进的位移、旋转、尺度及光照不变特征等技术，在外部光照条件变化的情况下，其特征量基本保持不变，因而可以适应各种光照条件的变化。

　　三、对于一套高清综合监测系统来说，前端采集的高质量视频图像对系统的性能起到很重要的作用。系统通过采用以下技术手段，保证了高质量的图像采集：通过大量对比测试和项目工程实施的经验，选用专为室外高清综合监测应用而研发200万/500万像素彩色CCD高性能工业级摄像机，其具有体积小、重量轻、高分辨率、高清晰度、色彩还原好等特点，主要优点如下：[nextpage]

　　·高质量的成像单元，成像清晰，在各种照度条件下均保持低噪声;

　　·动态范围宽，增益在0-24dB之间可调，从而保证了夜间也可看清车身及人脸;

　　· 出色的自动白平衡功能，在各种光照条件下均能真实反映物体的颜色;

　　· 支持自动光圈，可配合自动光圈镜头，在强光下有效压制smear现象;

　　· 快门速度可至5微秒，对于高速运动车辆亦可有效抓拍，不会导致运动模糊;

　　· 支持触发内外同步，可控制补光灯进行夜间补光;

　　· 配合其它设备及控制软件，可在顺光、逆光、强光等各种光线条件下良好成像，并可抑制夜间车灯的强光眩光;

　　· 摄像机输出非压缩视频，不引入编码噪声，保证了卡口视频检测器能获得最高质量的原始视频图像数据进行识别，提高了识别准确率;

　　· 采用高质量、高可靠性的摄像机，可适应工程恶劣的使用条件;

　　· 摄像机接口简单，便于施工与维护。

　　高清综合监测系统采用了全高清视频压缩编码结构设计，在前端对图像进行编码压缩和检测，将占用视频带宽较小的高清视频流和检测数据，通过以太网光端机传回交中心机房。中心的各类应用服务器分别接收上传的视频图像和检测数据，并进行控制、存储、转发、分类、统计、比对，以及更高级的智能分析等应用。整个系统是一个集高清视频监控、车辆牌照识别、交通事件检测、交通流量检测、黑名单比对、图像搜索、车辆布控和查询等多种功能于一体的高端综合应用系统，系统总体结构如图1所示。

　　整个系统可分为综合信息采集、综合信息传输和综合信息应用三部分。

　　综合信息采集：通过视频采集设备和综合视频检测设备，实现对视频图像、车牌、交通流量、交通事件，以及交通违法事件等基础业务信息的采集。

　　综合信息传输：依托综合接入网络，实现前端与中心之间的信息传输交互。

　　综合信息应用：通过在中心建立综合监测管理平台，接收前端采集的基础信息，按照信息分类对视频、图片和交通业务数据进行转发、存储、入库、统计等处理，并按照系统的功能需求，对数据进行二次制备、分析、处理、比对，以及上层应用，从而实现基于GIS地图的显示与控制、车牌识别数据管理、黑名单管理、交通事件管理、交通流量管理、中心数据存储，以及系统管理等应用。[nextpage]

　　发展趋势

　　高清化

　　前端视频采集高清化必将是今后发展的一个趋势。传统系统采用模拟标清成像技术，分辨率最大为768×597，只有45万像素，清晰度明显不足。另外，模拟系统的线性成像也面临着图像层次感不强、对比度差等问题，同时由于受分辨率的限制，模拟标清摄像机抓拍的图像视场小，一台摄像机往往是细节和全景不能兼顾，从而导致无法清楚地抓拍到人、车、物的细节特征及乘坐状况，其直接的结果就是面对如刑侦、治安等业务部门要求追查罪犯面貌、涉事车辆细节、肇事车辆司机面貌的时候显得无能为力。

　　采用高清摄像机成像技术(通常为200万、500万像素或更高分辨率的高清摄像机)，可大大提高抓拍图像的质量，不仅可以清楚地抓拍到人、车、物的细节，还可以提供高质量的全景图像，并且可以记录更大的范围、更宽场景内的信息，从而满足了刑侦、治安、交警等多个业务部门的需求。因此，高清化的视频监控系统已成为当前行业发展的一个热点。

　　智能化

　　传统的监控模式是摄像机监控、存储，然后再由人工对海量的视频信息源进行被动的分析和处理，效率低下、浪费资源，具体特点为：

　　· 效率低下：“以人为主”的目视监控系统无法满足监控探头和DVR录像数据增长的需求;

　　· 资源浪费：海量无用视频数据的传输和存储，造成带宽及存储资源的严重浪费;

　　· 信息污染：大量的无用视频信息淹没了少量的有用信息，使得有用信息的获取变得困难。

　　· 环境适应性差：图像质量容易受到光照变化、云雾天气等环境的影响，从而影响到目标信息的辨别。

　　随着视频处理、分析、传输技术的不断进步，目前的监控系统已从纯模拟系统向综合智能监测的方向发展，监控系统的综合监测需求也应运而生。

　　智能监控模式是指监控摄像机利用智能综合监测技术对这些视频源进行实时的分析和处理，效率高、节约资源，具体特点如下：

　　· 快速的反应时间：毫秒级的报警触发反应时间;

　　· 更有效的监视：安保操作员只需要注意相关信息;

　　· 强大的数据检索和分析功能：能提供快速的反应时间和调查时间，提高录像查证的效率，并减轻工作人员的压力;

　　· 全天候可靠监控：对所监控的画面进行不间断分析，实现对异常事件和疑似威胁的主动式编码、报警和保存;

　　· 报警精度高：有效捕捉异常报警事件或及时发现威胁，降低误报和漏报现象;

　　· 拓展应用：将视频资源应用到非安全领域，提高服务水平。

　　综合型应用

　　传统的视频识别分析系统，如电子警察系统、卡口系统、车牌识别系统等，都是属于可控的场景，摄像机和镜头安装都经过严格的调整，并且通过补光的方式对场景的亮度进行控制，因而获得的视频覆盖范围都相当局限，识别检测的对象也多是针对固定场景内的车辆。但随着视频监控系统业务的发展，传统上仅仅针对车辆的识别已经无法满足日益发展的视频监控要求，作为一种全新的高清智能综合监测系统必须要对监控范围的车、人等目标进行记录和识别，而识别内容也不能仅仅局限于车牌号码。因此，提出未来的高清智能综合监测系统必须要体现综合性，这一改传统监控系统单一的局限性。

　　综合监测的对象需要包含：人、车、物等。

　　综合监测的内容应该覆盖目标的个体特征、运动轨迹、异常行为等。

　　综合监测的场景应该覆盖公安治安监控、交通道路监控、机场监控、出入口监控、轨道监控、车场监控、商业监控、小区监控等领域。