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泛卡口智能分析技术在交通行业的应用
2016/1/5 16:09:00      来源:《中国安防》    作者:王思俊
 智能交通系统是未来交通系统的发展方向,是交通事业的一场革命。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算器技术和系统综合技术有效的集成和应用,使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现,从而实现实时、准确、高效、安全、节能的目标。


  引言

  智能交通系统是未来交通系统的发展方向,是交通事业的一场革命。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算器技术和系统综合技术有效的集成和应用,使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现,从而实现实时、准确、高效、安全、节能的目标。当前欧美、日本等发达国家的智能交通发展主要以软件和服务为主,而我国还主要集中在硬件,以智能分析为主的智能交通是未来发展的主要方向。到2020年,中国的智能交通将实现新的飞跃,如交通运行协调控制、综合出行信息服务、智能化公共交通运营、先进的货运组织、交通运输安全、智能支付等,都将实现更加便捷高效的管理与服务。

  天地伟业深耕智能交通多年,在该领域不断进行技术和产品革新,不仅可以为交通部门及时、准确地提供诸如车流量、道路拥堵程度和事故道路监控等交通信息,使交通部门能有效地获取有关交通状况的信息并进行处理,还能更好地发挥交通管理系统在交通监视、交通控制、出入控制、救援管理等方面的准确性和调控性。

  一、智能分析技术浅析

  1. 运动目标检测技术

  运动目标检测即通过检测序列图像建立背景模型,该技术经历了从GMM高斯建模、VIBE建模到PBAS建模等持续优化的过程,运动建模的检测结果显示其抗环境变化越来越好,越来越能够适应环境光线、树木晃动、各种天气变化等情况。前景检测是一系列目标检测、目标分割、目标识别的基础,好的前景检测方法能够提高系统的运行速度和检测效果。但是对于任何一个前景检测算法来说,特别是环境多样的室外交通场景,受干扰的情况太多,所以,需要结合实际现场,整体中寻找平衡点,实现系统前景检测的效果性能最优解。

  2. 目标检测技术

  对于交通场景来说,目标主体主要针对人和车,所以目标检测主要是检测人、车,经历这些年的技术发展,行人检测和车辆检测也有了长足进步。目标检测主要包括特征提取和目标识别两部分,特征提取较为典型的方法有:HOG、LBP、DMP等方法,目标识别有级联分类器、SVM、BP神经网络,再加上近几年热门的Deeplearning,针对不同的现场应用和系统对实时性、速度的要求,都能够较好地检测出人、车。目标检测可以基于前景检测基础上,由于是基于特征点的方法,能够极大克服前景检测的外部因素干扰,较好地找到运动主体。检测一般都需要采集大量的正负样本,通过训练的方式得到目标的模型,这样通过滑窗、提取特征、通过模型计算最终的目标属性,最终达到检测目的。

  3. 目标识别技术

  对于交通现场,除了检测人、车外,还要识别车牌、车型、车标等信息,要识别这些,首先需要找到车牌、车型和车标的位置。对于车标和车型,找到位置后,就可以通过特征提取、分类器识别来解决。对于车牌来说,找到车牌还需要通过车牌分割,将车牌分割为多个字符,最终进行字符识别。模式识别经过多年的发展,技术早已从以前的模板匹配、最近邻法、神经网络、支持向量机,发展到当前的深度学习算法,识别率越来越高,分离器的泛化能力越来越好。

  4. 智能跟踪技术

  交通现场不但需要知道主体目标,还需要知道这些目标的运动轨迹,准确捕捉到主体的运动轨迹,能够迅速判断行为主体是否违规。跟踪技术以前主要基于前景运动团块的匹配来描述,对于复杂、运动物体较多的现场难以应付。经过多年的发展,跟踪算法进步很快,在遮挡不是很严重的交通现场,完全能满足现场使用。Struct、TLD、CT、STC、NCC、KCF等跟踪算法,有基于空间域的,也有基于频域的跟踪,跟踪的鲁棒性越来越好,基本已能适应全天候跟踪。

  二、智能分析技术在智能交通中的应用

  随着图像处理技术和模式识别技术的快速发展,纯视频分析技术越来越多地应用到智能交通各个现场中,车牌、车辆、车型、车标、车身颜色等越来越多的车辆信息可以通过视频分析获得,不系安全带、闯红灯、不按车道行驶、违章停车、违章调头等违法行为也能够通过智能分析技术解决,结合近年使用较多的情况以及天地伟业的技术应用,笔者汇总了以下几种智能算法应用的系统:

  1. 卡口系统

  卡口系统把先进的计算机技术、图像处理技术、通信技术、自动化控制技术、模式识别技术进行有机结合,通过对视频图像数据实时处理,实现对车辆号牌、车型、车标、主副驾驶人脸、车速、车身颜色、是否带安全带、开车打电话等相关的各种信息进行采集和分析。并依托公安交通管理系统和交通指挥中心管理系统实现对公共交通的科学、高效、可靠、协调的管理与运行。

  系统不需要人为干预,实时对运行车辆的各项数据进行采集、分析、上传,大大节省了人力,提高了交通管理的效率,保证了对数据分析的及时性。可广泛应用于车辆信息管理、违章信息查询、交通实时布控报警等方面。

  2. 电子警察系统

  高清闯红灯电子警察系统基本上已从过去的线圈检测切换到纯视频检测。通过先进的光电、计算机、图像处理、模式识别等技术,相机Sensor效果也是越来越好,能够利用的信息越来越多。利用每一辆车对应唯一的车牌号的条件,对监控路面过往的每一辆机动车的车辆和车号牌图像进行连续全天候实时记录。以地感线圈与视频检测进行车辆检测,当运动目标超过限速值时或路口信号在红灯状态下,(一体化)高清摄像机进行违章车辆抓拍,完整抓拍车辆违章过程的3张图片。图片清晰显示信号灯状态、停车线位置、违法车道、违法车辆的车牌号码、车牌颜色、车身颜色、车辆类型、违法时间、地点、车速和行驶方向等信息。所有抓拍数据通过网络传回到交警数据中心进行处理,通过此信息与对应地区的车管库相连接,分析并获取当前车辆是否为合法车辆。同时,生成违法图像和速度信息数据库,数据具备联网查询功能。高清闯红灯电子警察系统广泛应用于城市十字交叉路口、人行道口、限时道路、主辅路进出口、公交专用道等处,可对闯红灯违法行为进行有效取证。该系统能为公安部门有效打击超速、盗抢、黑名单机动车犯罪、查缉交通肇事逃逸案件、分析交通状况、加强治安管理等各种违法行为提供信息,为各地公安及交警部门进行交通管理提供重要线索和依据。检测违章左转右转、违章变线、压黄线行驶、违章逆行,违章调头、不按车道行驶、不按禁止标线行驶等违章行为。

  视频分析采用背景建模、目标检测、目标跟踪、目标识别等方案,从视频中获取运动目标的各种特征,结合既定规则,对视频中发生的各种违章事件进行自动检测并触发抓拍记录。利用特征提取及匹配技术从视频图像中提取特定对象的表征数据,并对表征数据进行辨认及描述,实现对高清视频中的数据挖掘及利用,例如车牌识别、信号灯检测等。

  一体机硬件上采用“图像传感器+DSP+ISP”的技术方案,内置车辆检测、识别、轨迹跟踪、违章检测算法,集“图像采集+车辆检测+车牌识别+违章判断”众多功能于一体。解决了原有工控机模式设备兼容性差、稳定性差、故障点多等缺陷。

  3. 事件监测系统

  事件监测系统对道路交通中违章停车、倒车、逆行等违法行为进行检测,同时能够检测行人、抛洒物,能够分析路况拥堵情况,统计道路断面车辆的时间占用率、空间占用率、车流拥堵分析、排队长度分析、车辆计数等,实现智能化交通管理,提供方便高效安全快捷的道路交通,广泛应用于高速公路、隧道、跨海大桥等场合。系统采用纯视频检测方式,主要通过自适应前景检测方法配合车辆模型检测方法,既能应对高速公路等车流量不是很密集场景,也能够通过车辆检测来检测城市内车辆慢行、车流量大的场景。并将道路突发的交通事件进行实时检测、报警、记录、传输、统计,通知交通管理人员进行应急处理。而且可以通过分析车辆交通数据,有效地对红绿灯、道路交通进行规划,提升高速公路交通安全的管理水平。

  系统优点及其用途:(1)减少人工监视成本,工作人员只需要处理报警信息,并和其他部门进行联动处理,有效组织、调度、管理,避免二次交通事故,减少事故损失;(2)根据历史数据,有效决策,提高道路管理针对性;(3)快速处理交通事件,解除道路隐患。

  4. 违停检测系统

  违停检测系统是采用先进的视频处理、图像智能分析技术,利用DSP高清球机自动发现车辆禁停违章行为并完成取证。系统能够实现违法行为检测、自动球机控制(违停抓拍时有效)、车牌特写抓拍、车牌号码识别、违法信息输出一整套功能。系统支持大范围、多视角、不间断的自动违法行为抓拍,完全替代人工控制抓拍所需要的全过程。

  系统优点:(1)采用高性能的违法停车检测智能分析算法,其监控范围广泛、监控区域多样、智能分析高效准确;(2)先进的智能分析算法标定方式,支持手动/自动模式,能满足复杂程度不同的各种场景标定,用户操作方便;(3)先进的分类器算法,拥有上万个机动车与非机动车的原始样本进行学习,并且样本库能随学习能力提升而不断更新,保持车辆分类检测能力的不断提高。

  5. 泛卡口系统

  泛卡口系统是采用先进的图像处理算法、模式识别等科技前沿技术实现高清卡口和智能监控两大功能。系统可实现对过往的每一辆汽车自动抓拍,从中自动获取车辆的通过时间、地点、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色、车辆类型等数据,并将获取到的信息通过计算机网络传输到卡口系统控制中心的数据库中进行数据存储、查询、比对等处理,对公路运行车辆的构成、流量分布、违章情况进行常年不间断的自动记录。

  系统优点及其用途:(1)集成智能监控和高清卡口两大功能,可满足不同用户需求,应用范围大大提高;(2)高清卡口功能可为交通规划,交通管理和道路养护部门提供重要的基础和运行数据,为交通违章查纠、交通事故逃逸、盗抢机动车辆等案件的及时侦破提供重要的信息和证据。

  6. 停车场出入口管理系统

  电脑化、电子货币化、智能化的停车管理服务,实现了即时自动计时收费停车管理。以智能卡为信息载体,通过卡记录车辆进出信息,利用计算机管理手段确定停车计费金额,结合工业自动化控制技控制机电一体化外围设备,从而控制进出停车场及出入口管理的各种车辆。从用户的角度看,其使用方便、服务高效、收费透明度高、准确无误;从管理者的角度看,其易于操作维护、自动化程度高、大大减轻管理者的劳动强度;从投资者角度看,彻底杜绝失误及任何形式的作弊,防止停车费用流失,使投资者的回报有了可靠的保证。对于停车场系统,目前还引申出反向寻车系统,通过对车辆车牌的识别,能够准确指导车主找到自己车辆。

  通过智能视频分析技术,普通视频采集设备将变身为智能物联网感知器,可以感知很多关键信息。在智能交通系统中,通过对客流统计数据、违规车牌照片、司机疲劳状态等关键信息的再利用,为智能交通中的交通调度、交通规划、交通行为管理以及交通安全预防提供了非常优秀的应用。

  三、结语

  作为现代交通技术代表之一的智能交通系统,是建设现代交通运输业的重要支撑,也是我国战略新兴产业的重要组成部分。我们要看到国际发展的前沿,也要看到发达国家相关部署对我们未来的影响。在新的历史起点和新的发展台阶上,智能交通系统须主动适应环境变化以及交通运输发展重点和方式的变化,充分考虑我国的经济发展水平、实际需求、政策和管理环境、新一代信息技术给我们提供的装备与能力,努力实现中国智能交通系统的自主发展、创新发展和跨越发展。

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编辑:侯雨婷
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