破解交通困局 智能技術(shù)"牽引"智能交通建設(shè)

　　我們生活的城市，交通擁擠和交通事故是全球城市道路所面臨的共同問題。我國智能交通已有十多年的歷史，但擁堵和事故現(xiàn)象依然嚴(yán)重，甚至愈演愈烈，究竟是何原因？政府每年在交通領(lǐng)域的投入逐年增多，卻使城市慘不忍"堵"，人們開始暢想四通八達(dá)的交通方式。于是，將目光投向智能技術(shù)的發(fā)展。可以說，未來我國智能交通建設(shè)，智能技術(shù)將牽"引著"其發(fā)展，是城市交通建設(shè)中最為核心的技術(shù)突破點(diǎn)。

　　智能交通中智能技術(shù)作用

　　如前表述，智能交通首要解決智能化。通過智能視頻分析技術(shù)，可以從視頻中分理出一些值得關(guān)注的關(guān)鍵信息，并通過實(shí)時(shí)分析加工，獲取交通狀況信息，同時(shí)對(duì)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)路況作出即時(shí)反應(yīng)。智能視頻分析技術(shù)源自計(jì)算機(jī)視覺（CV，ComputerVision）技術(shù)。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是人工智能（AI，ArtificialIntelligent）研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計(jì)算能夠通過數(shù)字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內(nèi)容。而視頻監(jiān)控中所提到的智能視頻技術(shù)主要指的是："自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。"如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)視頻畫面中的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉用戶不關(guān)心的信息，為用戶提供對(duì)監(jiān)控和預(yù)警有用的關(guān)鍵信息。

　　目前市場(chǎng)上的智能視頻分析技術(shù)通常都具有以下功能：圖像采集：一般圖像信號(hào)通常是以壓縮圖像流的形式存在，將圖像流解壓還原成原始圖像格式后再進(jìn)行分析；運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)圖像中運(yùn)動(dòng)的物體。當(dāng)然去除了由相機(jī)自身引入的變化，外界環(huán)境引入的變化，如抖動(dòng)和風(fēng)；多物體跟蹤：在復(fù)雜環(huán)境下，如多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，多個(gè)攝像機(jī)，運(yùn)動(dòng)物體之間互相遮擋，消失及重現(xiàn)等情況下進(jìn)行有效跟蹤；行為特征分析：行為特征分析是從圖像中尋找滿足預(yù)先設(shè)定的行為特征的事件。如車輛的停止或者突然加速，當(dāng)聚集人員過多時(shí)報(bào)警，人員倒地，或者其它異常情況。

　　智能視頻分析技術(shù)需要不斷改進(jìn)。以輝銳天眼的智能視頻分析技術(shù)為例，在智能化功能方面有所創(chuàng)新，如，動(dòng)態(tài)背景建模技術(shù)：利用自適應(yīng)高斯背景模型，能夠從復(fù)雜背景中檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。利用擴(kuò)展的EM算法,為每個(gè)像素建立多個(gè)混合高斯分類模型，該模型可以自動(dòng)更新，并能自適應(yīng)地將每個(gè)像素分類為背景、影子或者運(yùn)動(dòng)前景，在復(fù)雜背景的情況下也能較好地完成運(yùn)動(dòng)區(qū)域的分割，能夠有效克服背景圖像的動(dòng)態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響；形狀信息和運(yùn)動(dòng)特性的融合：將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的形狀信息和運(yùn)動(dòng)特性相結(jié)合，利用分散度和面積信息，區(qū)分人、車及混亂擾動(dòng)。非剛性物體（人）的運(yùn)動(dòng)相比于剛性物體（車輛）運(yùn)動(dòng)而言具有較高的平均殘余光流，同時(shí)它也呈現(xiàn)了周期性的運(yùn)動(dòng)特征，據(jù)此可以將人與車區(qū)分開來，利用時(shí)間一致性約束使得分類更加準(zhǔn)確；利用光流場(chǎng)分析和動(dòng)態(tài)輪廓技術(shù)，結(jié)合水平集理論進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和軌跡描繪該系統(tǒng)利用活動(dòng)輪廓的方法，利用封閉的曲線輪廓來表達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，利用該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的輪廓，確定每個(gè)物體的質(zhì)心，結(jié)合LK光流法跟蹤質(zhì)心，結(jié)合LevelSet理論在圖像序列中檢測(cè)和跟蹤多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；利用隱馬爾可夫模型匹配時(shí)變數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)行為進(jìn)行特征分析：利用隱馬爾可夫模型HMMs（HiddenMarkovModels）：HMMs對(duì)時(shí)變數(shù)據(jù)進(jìn)行特征匹配。HMMs的使用涉及到訓(xùn)練和分類兩個(gè)階段，訓(xùn)練階段包括指定一個(gè)隱馬爾可夫模型的隱藏狀態(tài)數(shù)，并且優(yōu)化相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出概率，以便于產(chǎn)生的輸出符號(hào)與在特定的運(yùn)動(dòng)類別之內(nèi)所觀察到的圖像特征相匹配。對(duì)于每一個(gè)運(yùn)動(dòng)類別，建立一個(gè)HMM。匹配階段涉及到一個(gè)特定的HMM可能產(chǎn)生相應(yīng)于所觀察圖像特征的測(cè)試符號(hào)序列的概率。

　　從上可以看出，智能視頻分析技術(shù)能應(yīng)用在安防各個(gè)細(xì)分行業(yè)，在智能交通應(yīng)用領(lǐng)域中，安防智能化的作用體現(xiàn)在：

　　首先，在車輛管理和車輛控制中呈現(xiàn)出了信息采集與處理方式的多樣化。應(yīng)對(duì)不同天氣出現(xiàn)的不同交通事故，勢(shì)必要采取不同的處理方式；在信息采集方面，汽車上裝有車載定位系統(tǒng)，監(jiān)控指揮中心可對(duì)汽車運(yùn)行位置及車上情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　其次，智能交通系統(tǒng)不僅是對(duì)車輛信息進(jìn)行跟蹤和定位，對(duì)于路況信息、擁堵路段也進(jìn)行了智能化的分析。北京的環(huán)路上，每隔一段路就會(huì)出現(xiàn)電子路況顯示屏，告訴行車的人們前方路段車流量情況。該信息提示牌就是利用交通信息采集系統(tǒng)，將信息整合到顯示屏上，豐富了交通信息的內(nèi)容，為出行提供了便利。當(dāng)人們?cè)絹碓较硎芩郊臆嚱o百姓出行帶來的便利時(shí)，以年輕人為主的自駕游成為當(dāng)下流行的旅行方式。在交通信息系統(tǒng)中，也有專為外出旅行人員及時(shí)提供的多種多樣的旅行服務(wù)，盡管在狹小的車內(nèi)，你也可以了解到天氣、住宿、美食等信息，這是一種新型的服務(wù)體系，是智能交通子系統(tǒng)中待完善的信息系統(tǒng)。

　　再次，智能交通系統(tǒng)主要是為了緩解路面擁堵，特別是在高速路中設(shè)有ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)。裝有該系統(tǒng)的汽車可以以時(shí)速20km的速度快速通過，同時(shí)并通過精準(zhǔn)的識(shí)別系統(tǒng)記錄下車牌信息。信息采集的高精度性在電子收費(fèi)系統(tǒng)中展現(xiàn)得淋漓盡致。

　　通過智能視頻分析技術(shù)，可將視頻采集設(shè)備變身為物聯(lián)網(wǎng)智能感知器，尤其是在智能交通中，通過客流統(tǒng)計(jì)、違規(guī)車片照片、司機(jī)疲勞狀態(tài)等關(guān)鍵信息的利用，為智能交通調(diào)度、規(guī)劃、行為管理等提供非常優(yōu)秀的應(yīng)用。"十二五"期間智慧城市的加速建設(shè)，帶動(dòng)智能交通的迅猛發(fā)展，基于智能視頻分析技術(shù)的智能交通系統(tǒng)將得到大規(guī)模資金投入。

　　智能交通中智能化應(yīng)用現(xiàn)狀

　　智能交通最理想的應(yīng)用狀況，當(dāng)然是所有對(duì)交通視頻的監(jiān)看都可以由視頻分析技術(shù)來完成，但目前而言卻不現(xiàn)實(shí)，估且先不說目前視頻分析技術(shù)還沒有發(fā)展到這么高的程度，僅僅說交通事件或狀態(tài)是如此復(fù)雜，連人都幾乎不可能完全理解或捕捉，又何談智能化程度不可能超過人類的計(jì)算機(jī)呢？故而，我們只來看看交通領(lǐng)域中目前有哪一些行為是有可能通過智能視頻分析技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)報(bào)警的，其實(shí)這一類的行為也是有很多的。

　　違章或故障、事故停車：在車道上或禁止停車區(qū)域出現(xiàn)停車現(xiàn)象，不論是因車輛故障停車或違章停車，都或?qū)儆跇O為危險(xiǎn)的事件，或?qū)儆谝滓鸾煌ㄗ枞倪`章行為，需要及時(shí)進(jìn)行處理，而事故停車也需要管理部門及時(shí)知曉盡快處理以恢復(fù)交通，視頻分析技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)停車行為，提醒交通管理部門及時(shí)處理。

　　違章左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)：在某些道口，是不允許進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，否則不但容易引起交通阻塞，也容易引起交通事故導(dǎo)致生命財(cái)產(chǎn)的損失，通過視頻分析技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)違章左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)行為，可以對(duì)這些違章行為進(jìn)行有效處罰，以提高交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的威懾力，從而減少違章行為的發(fā)生。

　　違章變線：在某些路段(如隧道內(nèi))，正在高速行駛的機(jī)動(dòng)車輛隨意變線是一種違章行為，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測(cè)車輛的行駛軌跡，并與車道線進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)違章變線行為。

　　壓黃線行駛：在交通法規(guī)中，壓黃線行駛是一種嚴(yán)重的違章行為，應(yīng)該予以嚴(yán)肅處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測(cè)車輛的行駛軌跡，并與黃色分隔線進(jìn)行比較，可以有效地發(fā)展違章壓黃線行駛的行為。

　　違章逆行：在交通法規(guī)中，逆行是一種很嚴(yán)重的違章行為，不但容易引起交通的混亂，也很容易引起交通事故的發(fā)生，應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)制止及時(shí)處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測(cè)車輛的行駛方向，與正常行駛方向比對(duì)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章逆行行為并及時(shí)報(bào)警，提醒交通管理部門進(jìn)行處理。

　　遺灑物體：正在行駛過程中的車輛不慎遺灑物體，容易引起交通的阻塞，特別是在機(jī)動(dòng)車輛高速行駛狀態(tài)下(如高速公路，隧道內(nèi))，前車出現(xiàn)遺灑現(xiàn)象極易導(dǎo)致后車的嚴(yán)重交通事故，當(dāng)發(fā)現(xiàn)這種事件時(shí)，需要道路管理部門及時(shí)盡快地處理，以避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。視頻分析技術(shù)通過對(duì)監(jiān)控視頻的分析，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)物品遺灑的事件，及時(shí)在情報(bào)板上公布提醒后車，并及時(shí)派出人員進(jìn)行處理。

　　行人橫穿公路：在非人行橫道線區(qū)域，行人橫穿公路是很危險(xiǎn)的行為，很容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，而且很容易出現(xiàn)人員的傷亡，應(yīng)當(dāng)及時(shí)制止。視頻分析技術(shù)通過分析行人的運(yùn)動(dòng)軌跡，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章橫穿公路的行為。

　　高速公路內(nèi)出現(xiàn)行人或自行車：高速公路屬于機(jī)動(dòng)車輛高速行駛的專用封閉交通網(wǎng)絡(luò)，不允許有無關(guān)的行人進(jìn)入，也不允許自行車進(jìn)入高速公路，否則在車輛高速行駛的情況下，很容易造成嚴(yán)重的交通事故。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測(cè)高速公路區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)個(gè)體，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)在高速公路封閉區(qū)域內(nèi)的行人或自行車，通知高速公路管理部門進(jìn)行處理，避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。

　　車輛起火：車輛由于故障或其他原因在道路上起火是很嚴(yán)重的事件，會(huì)嚴(yán)重阻塞交通，甚至還可能有出現(xiàn)火勢(shì)蔓延或爆炸的可能，應(yīng)當(dāng)在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處理。視頻分析技術(shù)通過對(duì)監(jiān)控視頻的實(shí)時(shí)分析和檢測(cè)，可及時(shí)發(fā)出車輛起火事件，及時(shí)報(bào)警，大大縮短了交通管理部門的事故反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)處理，以避免嚴(yán)重后果的發(fā)生。

　　交通流擁堵分析：對(duì)道路上車輛擁堵的情況進(jìn)行分析，或?qū)崿F(xiàn)信號(hào)燈的最佳控制，以及時(shí)疏導(dǎo)交通流。對(duì)于通過視頻分析的交通流擁堵分析，不以擁堵車輛具體數(shù)目為依據(jù)，而往往只需定性地確認(rèn)其擁堵狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)燈的自動(dòng)控制，縮短暢通方向的綠燈時(shí)間，而將擁堵方向的綠燈時(shí)間延長(zhǎng)，有效地疏導(dǎo)車流，減少擁堵。

　　以上所列的這些行為，都是交通領(lǐng)域常見的一些交通事件，而且也可以通過目前的視頻分析技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。這些技術(shù)，大多是基于智能交通城市綜合管理智能化平臺(tái)的應(yīng)用，這些智能交通多傳感器數(shù)據(jù)融合的綜合應(yīng)用和統(tǒng)一管理平臺(tái)，大多以以B/S架構(gòu)為主，以門戶、大屏等終端為顯示載體的綜合性智能交通決策、管理、調(diào)度、指揮、查詢平臺(tái)。輝銳天眼的HRI智能視頻監(jiān)控管理平臺(tái)是集智能化、網(wǎng)絡(luò)化、功能化、集成化于一體，基于IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)海量監(jiān)控視頻、音頻數(shù)據(jù)提供強(qiáng)大的管理功能的專業(yè)監(jiān)控管理平臺(tái)，系統(tǒng)采用模塊化的架構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)與服務(wù)、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、解碼顯示、視頻分析均有專門的功能模塊實(shí)現(xiàn)，利用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，在分散的系統(tǒng)與用戶之間建立一個(gè)接口服務(wù)平臺(tái)，完成系統(tǒng)中所有監(jiān)控設(shè)備與各安防子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、報(bào)警聯(lián)動(dòng)和集中控制。系統(tǒng)在穩(wěn)定性、集成性、可操控性、數(shù)據(jù)安全性、存儲(chǔ)效率與可靠性均有全面的設(shè)計(jì)、且可以根據(jù)需要靈活組合、滿足不同規(guī)模的項(xiàng)目需求，是行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的智能視頻監(jiān)控平臺(tái)。

　　HRI智能視頻監(jiān)控管理平臺(tái)系統(tǒng)邏輯圖

　　結(jié)束語

　　智能交通的建設(shè)，是社會(huì)化系統(tǒng)工程，涉及到方方反面。在未來將面臨巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。我們相信，只要選擇最貼近市場(chǎng)的技術(shù)，選擇最好的市場(chǎng)運(yùn)作方式，中國的智能交通事業(yè)也必將前景無限。

聲明:

凡文章來源標(biāo)明“中國智能交通網(wǎng)”的文章版權(quán)均為本站所有，請(qǐng)不要一聲不吭地來拿走，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，違者本網(wǎng)保留追究相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)利；所有未標(biāo)明來源為“中國智能交通網(wǎng)”的轉(zhuǎn)載文章均不代表本網(wǎng)立場(chǎng)及觀點(diǎn)，“中國智能交通網(wǎng)”不對(duì)這些第三方內(nèi)容或鏈接做出任何保證或承擔(dān)任何責(zé)任。