智能技術(shù)的發(fā)展牽引智能交通建設

　　交通擁擠和交通事故是全球城市道路所面臨的共同問(wèn)題。我國智能交通已有十多年的歷史，但擁堵和事故現象依然嚴重，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(kāi)始暢想四通八達的交通方式。于是，將目光投向智能技術(shù)的發(fā)展?？梢哉f(shuō)，未來(lái)我國智能交通建設，智能技術(shù)將牽“引著(zhù)”其發(fā)展，是城市交通建設中最為核心的技術(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(guò)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(guò)實(shí)時(shí)分析加工，獲取交通狀況信息，同時(shí)對實(shí)施現場(chǎng)路況作出即時(shí)反應。智能視頻分析技術(shù)源自計算機視覺(jué)(CV，ComputerVision)技術(shù)。計算機視覺(jué)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，從而使計算能夠通過(guò)數字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫(huà)面中的內容。而視頻監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。”如果把攝像機看作人的眼睛，而智能視頻系統或設備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫(huà)面中的數據進(jìn)行高速分析，過(guò)濾掉用戶(hù)不關(guān)心的信息，為用戶(hù)提供對監控和預警有用的關(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;運動(dòng)物體檢測，發(fā)現圖像中運動(dòng)的物體。當然去除了由相機自身引入的變化，外界環(huán)境引入的變化，如抖動(dòng)和風(fēng);多物體跟蹤：在復雜環(huán)境下，如多個(gè)運動(dòng)物體，多個(gè)攝像機，運動(dòng)物體之間互相遮擋，消失及重現等情況下進(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(mǎn)足預先設定的行為特征的事件。如車(chē)輛的停止或者突然加速，當聚集人員過(guò)多時(shí)報警，人員倒地，或者其它異常情況。

　　而目前的一些智能視頻分析技術(shù)在這些智能化功能方面有所創(chuàng )新，如，動(dòng)態(tài)背景建模技術(shù)：利用自適應高斯背景模型，能夠從復雜背景中檢測出運動(dòng)目標。利用擴展的EM算法，為每個(gè)像素建立多個(gè)混合高斯分類(lèi)模型，該模型可以自動(dòng)更新，并能自適應地將每個(gè)像素分類(lèi)為背景、影子或者運動(dòng)前景，在復雜背景的情況下也能較好地完成運動(dòng)區域的分割，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;形狀信息和運動(dòng)特性的融合：將運動(dòng)目標的形狀信息和運動(dòng)特性相結合，利用分散度和面積信息，區分人、車(chē)及混亂擾動(dòng)。非剛性物體(人)的運動(dòng)相比于剛性物體(車(chē)輛)運動(dòng)而言具有較高的平均殘余光流，同時(shí)它也呈現了周期性的運動(dòng)特征，據此可以將人與車(chē)區分開(kāi)來(lái)，利用時(shí)間一致性約束使得分類(lèi)更加準確;利用光流場(chǎng)分析和動(dòng)態(tài)輪廓技術(shù)，結合水平集理論進(jìn)行目標跟蹤和軌跡描繪該系統利用活動(dòng)輪廓的方法，利用封閉的曲線(xiàn)輪廓來(lái)表達運動(dòng)目標，利用該運動(dòng)目標的輪廓，確定每個(gè)物體的質(zhì)心，結合LK光流法跟蹤質(zhì)心，結合Level Set理論在圖像序列中檢測和跟蹤多個(gè)運動(dòng)目標;利用隱馬爾可夫模型匹配時(shí)變數據，對目標行為進(jìn)行特征分析：利用隱馬爾可夫模型HMMs(Hidden Markov Models)：HMMs對時(shí)變數據進(jìn)行特征匹配。HMMs的使用涉及到訓練和分類(lèi)兩個(gè)階段，訓練階段包括指定一個(gè)隱馬爾可夫模型的隱藏狀態(tài)數，并且優(yōu)化相應的狀態(tài)轉換和輸出概率，以便于產(chǎn)生的輸出符號與在特定的運動(dòng)類(lèi)別之內所觀(guān)察到的圖像特征相匹配。對于每一個(gè)運動(dòng)類(lèi)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)生相應于所觀(guān)察圖像特征的測試符號序列的概率。

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

　　首先，在車(chē)輛管理和車(chē)輛控制中呈現出了信息采集與處理方式的多樣化。應對不同天氣出現的不同交通事故，勢必要采取不同的處理方式;在信息采集方面，汽車(chē)上裝有車(chē)載定位系統，監控指揮中心可對汽車(chē)運行位置及車(chē)上情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控。

　　其次，智能交通系統不僅是對車(chē)輛信息進(jìn)行跟蹤和定位，對于路況信息、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 )出現電子路況顯示屏，告訴行車(chē)的人們前方路段車(chē)流量情況。該信息提示牌就是利用交通信息采集系統，將信息整合到顯示屏上，豐富了交通信息的內容，為出行提供了便利。 當人們越來(lái)越享受私家車(chē)給百姓出行帶來(lái)的便利時(shí)，以年輕人為主的自駕游成為當下流行的旅行方式。在交通信息系統中，也有專(zhuān)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(chē)內，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，是智能交通子系統中待完善的信息系統。

　　再次，智能交通系統主要是為了緩解路面擁堵，特別是在高速路中設有ETC電子收費系統。裝有該系統的汽車(chē)可以以時(shí)速20km的速度快速通過(guò)，同時(shí)并通過(guò)精準的識別系統記錄下車(chē)牌信息。信息采集的高精度性在電子收費系統中展現得淋漓盡致。

　　通過(guò)智能視頻分析技術(shù)，可將視頻采集設備變身為物聯(lián)網(wǎng)智能感知器，尤其是在智能交通中，通過(guò)客流統計、違規車(chē)片照片、司機疲勞狀態(tài)等關(guān)鍵信息的利用，為智能交通調度、規劃、行為管理等提供非常優(yōu)秀的應用。“十二五”期間智慧城市的加速建設，帶動(dòng)智能交通的迅猛發(fā)展，基于智能視頻分析技術(shù)的智能交通系統將得到大規模資金投入。

　　智能交通中智能化應用現狀

　　智能交通最理想的應用狀況，當然是所有對交通視頻的監看都可以由視頻分析技術(shù)來(lái)完成，但目前而言卻不現實(shí)，估且先不說(shuō)目前視頻分析技術(shù)還沒(méi)有發(fā)展到這么高的程度，僅僅說(shuō)交通事件或狀態(tài)是如此復雜，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(guò)人類(lèi)的計算機呢?故而，我們只來(lái)看看交通領(lǐng)域中目前有哪一些行為是有可能通過(guò)智能視頻分析技術(shù)來(lái)實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)報警的，其實(shí)這一類(lèi)的行為也是有很多的。

　　違章或故障、事故停車(chē)：在車(chē)道上或禁止停車(chē)區域出現停車(chē)現象，不論是因車(chē)輛故障停車(chē)或違章停車(chē)，都或屬于極為危險的事件，或屬于易引起交通阻塞的違章行為，需要及時(shí)進(jìn)行處理，而事故停車(chē)也需要管理部門(mén)及時(shí)知曉盡快處理以恢復交通，視頻分析技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現停車(chē)行為，提醒交通管理部門(mén)及時(shí)處理。

　　違章左轉右轉：在某些道口，是不允許進(jìn)行左轉或右轉，否則不但容易引起交通阻塞，也容易引起交通事故導致生命財產(chǎn)的損失，通過(guò)視頻分析技術(shù)自動(dòng)檢測違章左轉或右轉行為，可以對這些違章行為進(jìn)行有效處罰，以提高交通監測系統的威懾力，從而減少違章行為的發(fā)生。

　　違章變線(xiàn)：在某些路段(如隧道內)，正在高速行駛的機動(dòng)車(chē)輛隨意變線(xiàn)是一種違章行為，容易導致交通事故的發(fā)生，應該及時(shí)發(fā)現和處理。視頻分析技術(shù)通過(guò)監測車(chē)輛的行駛軌跡，并與車(chē)道線(xiàn)進(jìn)行比較，可以發(fā)現違章變線(xiàn)行為。

　　壓黃線(xiàn)行駛：在交通法規中，壓黃線(xiàn)行駛是一種嚴重的違章行為，應該予以嚴肅處理。視頻分析技術(shù)通過(guò)監測車(chē)輛的行駛軌跡，并與黃色分隔線(xiàn)進(jìn)行比較，可以有效地發(fā)展違章壓黃線(xiàn)行駛的行為。

　　違章逆行：在交通法規中，逆行是一種很?chē)乐氐倪`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，應當及時(shí)發(fā)現及時(shí)制止及時(shí)處理。視頻分析技術(shù)通過(guò)監測車(chē)輛的行駛方向，與正常行駛方向比對，可及時(shí)發(fā)現違章逆行行為并及時(shí)報警，提醒交通管理部門(mén)進(jìn)行處理。

　　監測效果分析

　　遺灑物體：正在行駛過(guò)程中的車(chē)輛不慎遺灑物體，容易引起交通的阻塞，特別是在機動(dòng)車(chē)輛高速行駛狀態(tài)下(如高速公路，隧道內)，前車(chē)出現遺灑現象極易導致后車(chē)的嚴重交通事故，當發(fā)現這種事件時(shí)，需要道路管理部門(mén)及時(shí)盡快地處理，以避免嚴重后果的發(fā)生。視頻分析技術(shù)通過(guò)對監控視頻的分析，可及時(shí)發(fā)現物品遺灑的事件，及時(shí)在情報板上公布提醒后車(chē)，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(xiàn)區域，行人橫穿公路是很危險的行為，很容易導致交通事故的發(fā)生，而且很容易出現人員的傷亡，應當及時(shí)制止。視頻分析技術(shù)通過(guò)分析行人的運動(dòng)軌跡，能及時(shí)發(fā)現違章橫穿公路的行為。

　　高速公路內出現行人或自行車(chē)：高速公路屬于機動(dòng)車(chē)輛高速行駛的專(zhuān)用封閉交通網(wǎng)絡(luò )，不允許有無(wú)關(guān)的行人進(jìn)入，也不允許自行車(chē)進(jìn)入高速公路，否則在車(chē)輛高速行駛的情況下，很容易造成嚴重的交通事故。視頻分析技術(shù)通過(guò)監測高速公路區域內的運動(dòng)個(gè)體，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)，能夠及時(shí)發(fā)現出現在高速公路封閉區域內的行人或自行車(chē)，通知高速公路管理部門(mén)進(jìn)行處理，避免嚴重后果的發(fā)生。

　　車(chē)輛起火：車(chē)輛由于故障或其他原因在道路上起火是很?chē)乐氐氖录?，?huì )嚴重阻塞交通，甚至還可能有出現火勢蔓延或爆炸的可能，應當在最短時(shí)間內進(jìn)行處理。視頻分析技術(shù)通過(guò)對監控視頻的實(shí)時(shí)分析和檢測，可及時(shí)發(fā)出車(chē)輛起火事件，及時(shí)報警，大大縮短了交通管理部門(mén)的事故反應時(shí)間，及時(shí)處理，以避免嚴重后果的發(fā)生。

　　交通流擁堵分析：對道路上車(chē)輛擁堵的情況進(jìn)行分析，或實(shí)現信號燈的最佳控制，以及時(shí)疏導交通流。對于通過(guò)視頻分析的交通流擁堵分析，不以擁堵車(chē)輛具體數目為依據，而往往只需定性地確認其擁堵?tīng)顟B(tài)，以實(shí)現信號燈的自動(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(cháng)，有效地疏導車(chē)流，減少擁堵。

　　以上所列的這些行為，都是交通領(lǐng)域常見(jiàn)的一些交通事件，而且也可以通過(guò)目前的視頻分析技術(shù)來(lái)實(shí)現。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的應用，這些智能交通多傳感器數據融合的綜合應用和統一管理平臺，大多以以B/S架構為主，以門(mén)戶(hù)、大屏等終端為顯示載體的綜合性智能交通決策、管理、調度、指揮、查詢(xún)平臺。

　　因此，目前的智能視頻監控管理平臺是集智能化、網(wǎng)絡(luò )化、功能化、集成化于一體，基于IP網(wǎng)絡(luò )對海量監控視頻、音頻數據提供強大的管理功能的專(zhuān)業(yè)監控管理平臺，系統采用模塊化的架構設計，對系統核心數據與服務(wù)、存儲與轉發(fā)、報警聯(lián)動(dòng)、解碼顯示、視頻分析均有專(zhuān)門(mén)的功能模塊實(shí)現，利用統一的數據庫，在分散的系統與用戶(hù)之間建立一個(gè)接口服務(wù)平臺，完成系統中所有監控設備與各安防子系統的統一管理、報警聯(lián)動(dòng)和集中控制。系統在穩定性、集成性、可操控性、數據安全性、存儲效率與可靠性均有全面的設計、且可以根據需要靈活組合、滿(mǎn)足不同規模的項目需求，是行業(yè)內領(lǐng)先的智能視頻監控平臺。