智能視頻分析新技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應用

城市交通面臨的挑戰(zhàn)和解決策略

目前，道路及軌道交通管理中視頻監(jiān)控所面臨的問題主要來自以下幾個方面：1、道路建設(shè)及改造的速度成倍增長，軌道交通建設(shè)的里程與日俱增，由此帶來視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速增長，攝像頭數(shù)量及錄像單元呈幾何倍數(shù)地增加，但是監(jiān)控及對突發(fā)事件處理人員的數(shù)量增長明顯滯后于基礎(chǔ)監(jiān)控設(shè)施的增長，造成監(jiān)控設(shè)施對突發(fā)事件的預防作用幾乎沒有;2、城市車輛增長速度高于道路建設(shè)速度，現(xiàn)有道路資源如果沒有充分協(xié)調(diào)利用，勢必造成大量本可避免的交通擁堵及道路交通事件發(fā)生，給社會及個人帶來巨大損失;3、目前投入交通管理的警力有限，在上下班高峰時段，所有可投入警力全都在路面執(zhí)勤都無法覆蓋全部的道路主干道口，而目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用并沒有將警力投入到真正需要的地方，充分發(fā)揮現(xiàn)有警力的作用;4、大量視頻監(jiān)控設(shè)備的投入，對視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)建設(shè)來說是有益的，但同時，如果要在現(xiàn)有條件下將這些設(shè)備的效能充分發(fā)揮，則將投入更多的警力在后端做監(jiān)控，這樣對目前已經(jīng)日顯匱乏的警力更會起到更大的牽制作用，本來應該出現(xiàn)在現(xiàn)場的警察都被限制在監(jiān)視屏前，大大降低反應速度及到場時間;5、城市軌道交通的迅速發(fā)展，造成反恐任務(wù)的不斷加重，如何通過視頻監(jiān)控在軌道交通運營過程中及時發(fā)現(xiàn)問題，最快速反應并解決安全隱患，以防止人民生命財產(chǎn)受損，是目前相當重要且緊迫的任務(wù)。

系統(tǒng)集成商解決方案的側(cè)重點

目前，系統(tǒng)集成商也同樣關(guān)注到了這些問題，他們在思考的是：1、如何讓視頻畫面提供更多的細節(jié)，可能在這些更為細節(jié)的內(nèi)容中找到有用信息;2、如何讓交通管理人員通過使用視頻監(jiān)控系統(tǒng)提高調(diào)控、部署前端警力的快速反應能力;3、如何更有效管理前端攝像每天產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，使這些數(shù)據(jù)在需要使用時可以被方便地檢索;4、如何更有效地利用這些海量數(shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)中發(fā)掘更多的價值;5、對目前的城市道路及軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)觀察不難看出，要完成系統(tǒng)集成商的這些要求，系統(tǒng)部分需要進行改造，通過適當引入智能視頻行為分析及智能視頻檢索功能，并結(jié)合車輛牌照識別系統(tǒng)及人臉、身份識別系統(tǒng)，實現(xiàn)道路及軌道交通中異常行為的智能識別，提前發(fā)現(xiàn)和自動報警等功能，從而減輕交管監(jiān)控人員的工作負擔，提高監(jiān)測準確度，使城市道路交通更加暢通，軌道交通運營更安全、可靠。

智能視頻交通的解決策略

從技術(shù)上講，城市道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)目前基本有兩種解決方案：(1)利用模擬攝像機對現(xiàn)場圖像進行采集，通過視頻線或者光端機傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在監(jiān)控中心通過視頻矩陣的線路切換輸出到監(jiān)視器上。(2)采用數(shù)字視頻壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將攝像機采集的現(xiàn)場圖像經(jīng)過編碼壓縮后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在監(jiān)控中心經(jīng)過視頻解碼后還原成模擬圖像顯示在監(jiān)視器上。

當前的視頻監(jiān)控方案能有效的實現(xiàn)現(xiàn)場圖像的采集、遠程傳輸和海量存儲，實現(xiàn)了監(jiān)控的分布部署和集中管理。基于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和視頻編碼技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)可靈活擴展，有效降低了部署成本，從而逐漸成為道路交通視頻監(jiān)控的主流方案。

但是，不管是數(shù)字還是模擬的技術(shù)，這樣的系統(tǒng)卻是完全被動的，需要管理人員隨時參與實時監(jiān)控工作，才能實現(xiàn)交通流量的實時管理，事故的及時處理，交通隱患的及時發(fā)現(xiàn)等，一旦投入在監(jiān)看系統(tǒng)的人員上出現(xiàn)短缺或因管理人員個體經(jīng)驗、素質(zhì)的差異，就會對及時處理事件帶來不利影響，從而耽誤并可能進一步擴大事態(tài)的惡化。

板載視頻智能分析架構(gòu)(ovia?) 軟件加密狗，是一個特別設(shè)計用來插在所有基于Intel平臺架構(gòu)上的內(nèi)部USB加密狗。ovia ? 軟件加密狗采用了ObjectVideo智能視頻分析技術(shù)，在新的或已部署的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中提供給系統(tǒng)集成商和解決方案供應商靈活性和易于部署的視頻分析技術(shù),并且此種架構(gòu)同時可以支持其他種類的智能視頻分析技術(shù)算法的嵌入，全球領(lǐng)先的智能視頻快速檢索技術(shù)的嵌入，以及全球領(lǐng)先的智能車牌識別技術(shù)的嵌入。

圖：BriefCam用戶操作界面

通過上述解決方案的提供，為系統(tǒng)集成商在智能交通管理方案及產(chǎn)品的選擇上提供了更多的調(diào)整空間及升級空間，為他們提供了極大的靈活性，使智能交通管理設(shè)計方案可以完全按照客戶的應用需求部署并發(fā)揮強大的作用，使已有視頻系統(tǒng)的功能得到全面提升、增值，并對未來系統(tǒng)的再次升級預留足夠的空間，讓交通管理者的投入獲得最大的效能提升。

視頻道路監(jiān)控系統(tǒng)的要求和存在的問題

對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求包括：(1)滿足7×24小時運行要求。系統(tǒng)運行必須穩(wěn)定可靠，故障率低，檢修方便。(2)畫面延遲小，圖像清晰度高。(3)技術(shù)領(lǐng)先，有一定前瞻性，滿足較長期間的需求。(4)多層級聯(lián)網(wǎng)，并能適應靈活擴容的需要。(5)能有效減輕交管部門工作負荷，緩解城市增長迅速與交通警力不足間的矛盾。

城市道路交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要作用包括：(1)路況監(jiān)視：各路口的攝像機會及時將所監(jiān)控區(qū)域的實時圖像傳回交通指揮中心，使交通指揮人員實時掌握各路口和路段的交通狀況等，這些信息能幫助交通管理部門及時采取合適的處理方式;但是，目前這些信息回傳后因為沒有多余的人員來及時監(jiān)看，因此處理方式的及時性常常得不到保證。(2)錄像：視頻監(jiān)控的圖像會保存到交通指揮中心的錄像主機上，作為處理交通事故、違規(guī)行為甚至是治安犯罪等各種突發(fā)情況的取證依據(jù);但在真正需要調(diào)用、查看這些圖像數(shù)據(jù)的時候，往往會拿到太多的視頻數(shù)據(jù)，以至于沒有足夠的人力來及時查看這些視頻數(shù)據(jù)，導致處理事故，違規(guī)行為甚至調(diào)查治安犯罪情況的及時性也得不到保障。

WPG System方案和應用

智能視頻解決方案是基于目前快速發(fā)展的計算機視頻內(nèi)容識別技術(shù)，用戶可設(shè)置某些特定的規(guī)則，視頻監(jiān)測系統(tǒng)會識別目標行為是否符合這些規(guī)則，由此判斷是否需要做出反應，例如聯(lián)動報警等。如果認為目標行為沒有違反規(guī)則，系統(tǒng)將不作出反應。這樣可有效減輕監(jiān)控人員的工作負荷，提高工作效率;另外，視頻檢索部分通過全球領(lǐng)先的智能視頻概要技術(shù)BriefCam的運用，大大縮短檢索所需時間，大大節(jié)省檢索獲取有用信息所需投入的人力、物力并大大提高檢索結(jié)果的準確性;而車牌識別部分也同樣運用到全球領(lǐng)先的VigilantVideo移動車輛識別技術(shù)，可通過移動平臺在各種移動環(huán)境下快速，準確捕捉車牌數(shù)據(jù)并通過獨有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與交通管理部門及其他執(zhí)法部門共享車輛的位置、狀態(tài)及其他多類信息。

方案功能描述

部署于監(jiān)控區(qū)域的攝像機將采集到的現(xiàn)場圖像通過視頻線、光纖或者IP網(wǎng)絡(luò)傳送到交管分中心，交管分中心會將這些圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過視頻矩陣或者視頻矩陣輸出到電視墻上，同時進行錄像備份。交管分中心采集到的數(shù)據(jù)也可以經(jīng)過專網(wǎng)上傳給上一級的交管中心，上一級交管中心可實時查看現(xiàn)場圖像或者提取存儲資料。形成一個分層級的、分布部署和集中管理的監(jiān)控體系。

方案中采用的智能視頻分析技術(shù)，包含以下幾大功能：

Inside(靜態(tài)移動檢測)警報：設(shè)定區(qū)域內(nèi)一旦有任何變化被偵測到，即觸發(fā)一個Inside報警，應用于禁行區(qū)域監(jiān)控或軌道交通無人值守重點防衛(wèi)區(qū)域監(jiān)控等相關(guān)領(lǐng)域;

靜態(tài)目標警報：當監(jiān)測到車輛、物品或人員保持靜止狀態(tài)超過設(shè)定時間范圍后，即出發(fā)一個靜態(tài)目標報警，可應用于道路、隧道及地鐵站中特別敏感區(qū)域(如變電站、道岔、通風井、控制室周邊)等臨界區(qū)域的車輛事故偵測或物品遺留、丟失等領(lǐng)域;

現(xiàn)場出現(xiàn)警報：一旦有車輛或人員出現(xiàn)在預先設(shè)定的敏感區(qū)域內(nèi)，不管是移動進入還是突然出現(xiàn)，將會觸發(fā)現(xiàn)場出現(xiàn)警報，應用于非法進入限制區(qū)域、非法闖入高度警戒地區(qū)等領(lǐng)域;

路徑監(jiān)測警報：用于監(jiān)測車輛或人員在同一方向或兩個方向上，從一個區(qū)域移動到另一個區(qū)域，應用于界限穿越、交通路口對象移動等領(lǐng)域;

目標行動警報：在敏感區(qū)域內(nèi)一旦有靜止的車輛或人員開始移動，將觸發(fā)目標開始移動警報，用于交通管制區(qū)域監(jiān)控等領(lǐng)域;

定向移動警報：一旦有車輛或人員在預先定義的位置從一方向開始移動，將觸發(fā)定向移動警報。用于單向通過、交通規(guī)則管制，地鐵進，出站口管制等領(lǐng)域;

速度警報：速度警報能夠測定速度，并且當車輛超過預先設(shè)定的速度范圍后，將被觸發(fā)，用于檢測車輛高于或低于某一設(shè)定速度等領(lǐng)域;

人流量(車流量)統(tǒng)計：對經(jīng)由預先設(shè)定區(qū)域或絆線方向進入或離開的人員(車輛)進行計數(shù)統(tǒng)計，可通過設(shè)定閾值提供流量過大報警，也可不設(shè)定報警，只提供計數(shù)結(jié)果。用于路口，地鐵站各出入通道的車輛，人員計數(shù)，幫助管理人員分析，判定交通流量對交通的實際影響，并預警過高流量產(chǎn)生的危險性;

人員(車輛)逗留平均時間及區(qū)域?qū)崟r逗留數(shù)量統(tǒng)計：對進入特定區(qū)域的人員或車輛計算其在區(qū)域中的平均逗留時間或目前特定區(qū)域中的逗留人員(車輛) 數(shù)量。當管理者需要了解某個路口或某個地鐵站臺的道路(站臺)實際占用率及平均占用時間，可以使用此功能，更好掌握這些信息，并根據(jù)實際情況作出相應調(diào)整，提高道路(站臺)使用率;

人員(車輛)擁擠度判斷：對設(shè)定場景或場景中某設(shè)定區(qū)域中的人員(車輛)的擁擠程度作出自動判斷，并提供實時擁擠度信息。這項功能將提高管理人員對事故隱患的預知能力及及時避免可能發(fā)生的危險狀況，及時避免這樣的狀況發(fā)生;

事故視頻快速檢閱、調(diào)用同時支持對路面治安犯罪視頻的快速檢閱、調(diào)用，快速查清事實：對設(shè)定場景中的制定時間段內(nèi)的所有發(fā)生事件快速匯整在很短時間段內(nèi)回放，以使管理人員快速有效定位事件，并確認事實。

【作者單位：WPG(中國)系統(tǒng)有限公司】