智能視頻分析新技術(shù)在ITS領(lǐng)域的應(yīng)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(wèn)題主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：1、道路建設(shè)及改造的速度成倍增長(zhǎng)，軌道交通建設(shè)的里程與日俱增，由此帶來(lái)視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速增長(zhǎng)，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(duì)突發(fā)事件處理人員的數(shù)量增長(zhǎng)明顯滯后于基礎(chǔ)監(jiān)控設(shè)施的增長(zhǎng)，造成監(jiān)控設(shè)施對(duì)突發(fā)事件的預(yù)防作用幾乎沒(méi)有;2、城市車(chē)輛增長(zhǎng)速度高于道路建設(shè)速度，現(xiàn)有道路資源如果沒(méi)有充分協(xié)調(diào)利用，勢(shì)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(huì)及個(gè)人帶來(lái)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(shí)段，所有可投入警力全都在路面執(zhí)勤都無(wú)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(méi)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(duì)視頻監(jiān)控的基礎(chǔ)建設(shè)來(lái)說(shuō)是有益的，但同時(shí)，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(duì)目前已經(jīng)日顯匱乏的警力更會(huì)起到更大的牽制作用，本來(lái)應(yīng)該出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)的警察都被限制在監(jiān)視屏前，大大降低反應(yīng)速度及到場(chǎng)時(shí)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(guò)視頻監(jiān)控在軌道交通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最快速反應(yīng)并解決安全隱患，以防止人民生命財(cái)產(chǎn)受損，是目前相當(dāng)重要且緊迫的任務(wù)。

系統(tǒng)集成商解決方案的側(cè)重點(diǎn)

目前，系統(tǒng)集成商也同樣關(guān)注到了這些問(wèn)題，他們?cè)谒伎嫉氖牵?、如何讓視頻畫(huà)面提供更多的細(xì)節(jié)，可能在這些更為細(xì)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(guò)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(yīng)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(shí)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(jià)值;5、對(duì)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(jìn)行改造，通過(guò)適當(dāng)引入智能視頻行為分析及智能視頻檢索功能，并結(jié)合車(chē)輛牌照識(shí)別系統(tǒng)及人臉、身份識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)道路及軌道交通中異常行為的智能識(shí)別，提前發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)報(bào)警等功能，從而減輕交管監(jiān)控人員的工作負(fù)擔(dān)，提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度，使城市道路交通更加暢通，軌道交通運(yùn)營(yíng)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(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行采集，通過(guò)視頻線或者光端機(jī)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在監(jiān)控中心通過(guò)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(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)圖像經(jīng)過(guò)編碼壓縮后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，在監(jiān)控中心經(jīng)過(guò)視頻解碼后還原成模擬圖像顯示在監(jiān)視器上。

當(dāng)前的視頻監(jiān)控方案能有效的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖像的采集、遠(yuǎn)程傳輸和海量存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的分布部署和集中管理?；贗P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(kuò)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(dòng)的，需要管理人員隨時(shí)參與實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，才能實(shí)現(xiàn)交通流量的實(shí)時(shí)管理，事故的及時(shí)處理，交通隱患的及時(shí)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(gè)體經(jīng)驗(yàn)、素質(zhì)的差異，就會(huì)對(duì)及時(shí)處理事件帶來(lái)不利影響，從而耽誤并可能進(jìn)一步擴(kuò)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(gè)特別設(shè)計(jì)用來(lái)插在所有基于Intel平臺(tái)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(yīng)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(shí)可以支持其他種類(lèi)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(chē)牌識(shí)別技術(shù)的嵌入。

圖：BriefCam用戶操作界面

通過(guò)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(jí)空間，為他們提供了極大的靈活性，使智能交通管理設(shè)計(jì)方案可以完全按照客戶的應(yīng)用需求部署并發(fā)揮強(qiáng)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(duì)未來(lái)系統(tǒng)的再次升級(jí)預(yù)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(wèn)題

對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求包括：(1)滿足7×24小時(shí)運(yùn)行要求。系統(tǒng)運(yùn)行必須穩(wěn)定可靠，故障率低，檢修方便。(2)畫(huà)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(zhǎng)期間的需求。(4)多層級(jí)聯(lián)網(wǎng)，并能適應(yīng)靈活擴(kuò)容的需要。(5)能有效減輕交管部門(mén)工作負(fù)荷，緩解城市增長(zhǎng)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(jī)會(huì)及時(shí)將所監(jiān)控區(qū)域的實(shí)時(shí)圖像傳回交通指揮中心，使交通指揮人員實(shí)時(shí)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(mén)及時(shí)采取合適的處理方式;但是，目前這些信息回傳后因?yàn)闆](méi)有多余的人員來(lái)及時(shí)監(jiān)看，因此處理方式的及時(shí)性常常得不到保證。(2)錄像：視頻監(jiān)控的圖像會(huì)保存到交通指揮中心的錄像主機(jī)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(shí)候，往往會(huì)拿到太多的視頻數(shù)據(jù)，以至于沒(méi)有足夠的人力來(lái)及時(shí)查看這些視頻數(shù)據(jù)，導(dǎo)致處理事故，違規(guī)行為甚至調(diào)查治安犯罪情況的及時(shí)性也得不到保障。

WPG System方案和應(yīng)用

智能視頻解決方案是基于目前快速發(fā)展的計(jì)算機(jī)視頻內(nèi)容識(shí)別技術(shù)，用戶可設(shè)置某些特定的規(guī)則，視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)識(shí)別目標(biāo)行為是否符合這些規(guī)則，由此判斷是否需要做出反應(yīng)，例如聯(lián)動(dòng)報(bào)警等。如果認(rèn)為目標(biāo)行為沒(méi)有違反規(guī)則，系統(tǒng)將不作出反應(yīng)。這樣可有效減輕監(jiān)控人員的工作負(fù)荷，提高工作效率;另外，視頻檢索部分通過(guò)全球領(lǐng)先的智能視頻概要技術(shù)BriefCam的運(yùn)用，大大縮短檢索所需時(shí)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(zhǔn)確性;而車(chē)牌識(shí)別部分也同樣運(yùn)用到全球領(lǐng)先的VigilantVideo移動(dòng)車(chē)輛識(shí)別技術(shù)，可通過(guò)移動(dòng)平臺(tái)在各種移動(dòng)環(huán)境下快速，準(zhǔn)確捕捉車(chē)牌數(shù)據(jù)并通過(guò)獨(dú)有的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與交通管理部門(mén)及其他執(zhí)法部門(mén)共享車(chē)輛的位置、狀態(tài)及其他多類(lèi)信息。

方案功能描述

部署于監(jiān)控區(qū)域的攝像機(jī)將采集到的現(xiàn)場(chǎng)圖像通過(guò)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(huì)將這些圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)視頻矩陣或者視頻矩陣輸出到電視墻上，同時(shí)進(jìn)行錄像備份。交管分中心采集到的數(shù)據(jù)也可以經(jīng)過(guò)專網(wǎng)上傳給上一級(jí)的交管中心，上一級(jí)交管中心可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)圖像或者提取存儲(chǔ)資料。形成一個(gè)分層級(jí)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(dòng)檢測(cè))警報(bào)：設(shè)定區(qū)域內(nèi)一旦有任何變化被偵測(cè)到，即觸發(fā)一個(gè)Inside報(bào)警，應(yīng)用于禁行區(qū)域監(jiān)控或軌道交通無(wú)人值守重點(diǎn)防衛(wèi)區(qū)域監(jiān)控等相關(guān)領(lǐng)域;

靜態(tài)目標(biāo)警報(bào)：當(dāng)監(jiān)測(cè)到車(chē)輛、物品或人員保持靜止?fàn)顟B(tài)超過(guò)設(shè)定時(shí)間范圍后，即出發(fā)一個(gè)靜態(tài)目標(biāo)報(bào)警，可應(yīng)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(fēng)井、控制室周邊)等臨界區(qū)域的車(chē)輛事故偵測(cè)或物品遺留、丟失等領(lǐng)域;

現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)警報(bào)：一旦有車(chē)輛或人員出現(xiàn)在預(yù)先設(shè)定的敏感區(qū)域內(nèi)，不管是移動(dòng)進(jìn)入還是突然出現(xiàn)，將會(huì)觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)警報(bào)，應(yīng)用于非法進(jìn)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(cè)警報(bào)：用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛或人員在同一方向或兩個(gè)方向上，從一個(gè)區(qū)域移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)域，應(yīng)用于界限穿越、交通路口對(duì)象移動(dòng)等領(lǐng)域;

目標(biāo)行動(dòng)警報(bào)：在敏感區(qū)域內(nèi)一旦有靜止的車(chē)輛或人員開(kāi)始移動(dòng)，將觸發(fā)目標(biāo)開(kāi)始移動(dòng)警報(bào)，用于交通管制區(qū)域監(jiān)控等領(lǐng)域;

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

速度警報(bào)：速度警報(bào)能夠測(cè)定速度，并且當(dāng)車(chē)輛超過(guò)預(yù)先設(shè)定的速度范圍后，將被觸發(fā)，用于檢測(cè)車(chē)輛高于或低于某一設(shè)定速度等領(lǐng)域;

人流量(車(chē)流量)統(tǒng)計(jì)：對(duì)經(jīng)由預(yù)先設(shè)定區(qū)域或絆線方向進(jìn)入或離開(kāi)的人員(車(chē)輛)進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，可通過(guò)設(shè)定閾值提供流量過(guò)大報(bào)警，也可不設(shè)定報(bào)警，只提供計(jì)數(shù)結(jié)果。用于路口，地鐵站各出入通道的車(chē)輛，人員計(jì)數(shù)，幫助管理人員分析，判定交通流量對(duì)交通的實(shí)際影響，并預(yù)警過(guò)高流量產(chǎn)生的危險(xiǎn)性;

人員(車(chē)輛)逗留平均時(shí)間及區(qū)域?qū)崟r(shí)逗留數(shù)量統(tǒng)計(jì)：對(duì)進(jìn)入特定區(qū)域的人員或車(chē)輛計(jì)算其在區(qū)域中的平均逗留時(shí)間或目前特定區(qū)域中的逗留人員(車(chē)輛) 數(shù)量。當(dāng)管理者需要了解某個(gè)路口或某個(gè)地鐵站臺(tái)的道路(站臺(tái))實(shí)際占用率及平均占用時(shí)間，可以使用此功能，更好掌握這些信息，并根據(jù)實(shí)際情況作出相應(yīng)調(diào)整，提高道路(站臺(tái))使用率;

人員(車(chē)輛)擁擠度判斷：對(duì)設(shè)定場(chǎng)景或場(chǎng)景中某設(shè)定區(qū)域中的人員(車(chē)輛)的擁擠程度作出自動(dòng)判斷，并提供實(shí)時(shí)擁擠度信息。這項(xiàng)功能將提高管理人員對(duì)事故隱患的預(yù)知能力及及時(shí)避免可能發(fā)生的危險(xiǎn)狀況，及時(shí)避免這樣的狀況發(fā)生;

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

【作者單位：WPG(中國(guó))系統(tǒng)有限公司】