攝像頭性能引發(fā)交通監控六重變革

　　城市交通監控中，無(wú)論是電子眼、天網(wǎng)監控、違停抓拍、流量監測等，都離不開(kāi)高質(zhì)量的安防攝像頭。

　　監控攝像頭作為整個(gè)交通視頻監控系統的前端產(chǎn)品，一直被認為是交通監控系統中的核心部分之一。從某種角度來(lái)說(shuō)，是攝像頭的智能化推動(dòng)了城市智能交通監控系統的發(fā)展。而在這一過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)扮演著(zhù)催化劑的角色。

　　一、智能化攝像機才能滿(mǎn)足當前交通監控需求

　　首先需要厘清交通監控的具體特點(diǎn)，交通監控主要是由交通信息統計系統和電子警察處罰系統兩部分組成。主要有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

　　1、路況實(shí)時(shí)監視：交通路口的攝像機將所監控區域的實(shí)時(shí)圖像傳回交通指揮中心，使交通指揮人員實(shí)時(shí)掌握各路段人車(chē)流量、信號燈是否正常工作、是否有違章行為和交通事故發(fā)生等情況。

　　2、實(shí)時(shí)錄像：視頻監控的圖像會(huì )保存到交通指揮中心的錄像服務(wù)器上，作為處理交通事故、違規行為，甚至是治安犯罪等各種突發(fā)狀況的取證依據。

　　為了達到拍攝的畫(huà)面清晰，夜間也能看清車(chē)牌等硬性需求，就需要攝像頭具備多種功能和良好的性能。

　　首先，攝像機要具備在各種惡劣環(huán)境下長(cháng)期地穩定工作，保證圖像質(zhì)量不惡化，故障率低的性能。如果一個(gè)交通監控系統的“眼睛”不好或經(jīng)常出毛病，即使系統其它部分再完美，整個(gè)系統的缺陷也是一目了然的。

　　其次，攝像機要高度適應光線(xiàn)的變化。白天與晚上的光度差相當大，以及烈日天與陰雨天的差別;

　　第三，攝像機要能敏感的抓拍、連拍到高速前進(jìn)的車(chē)輛。

　　為了滿(mǎn)足當前高質(zhì)量的交通監控需求，交通監控攝像機已經(jīng)由傳統向網(wǎng)絡(luò )化、高清化、智能化及物聯(lián)網(wǎng)化推進(jìn)。

　　二、攝像機的進(jìn)步推動(dòng)交通監控的智能化進(jìn)程

　　1868年末，世界上第一個(gè)交通信號燈在英國倫敦出現，這是一種燒煤氣的玻璃信號燈。然而好景不長(cháng)，僅僅運行23天的第一盞交通信號燈便突然爆炸損毀，并將一名警員炸死。使得英國政府立即停止了這種信號燈的使用。

　　但這個(gè)僅有23天生命的信號燈卻點(diǎn)燃了整個(gè)歐洲乃至整個(gè)世界開(kāi)發(fā)交通信號燈的激情，隨后的一百多年，出現了各式各樣的交通信號燈。

　　早期，車(chē)輛及行人通過(guò)各種有交通信號燈的路口時(shí)，主要由交通警察指揮調度。但是隨著(zhù)車(chē)輛的增多以及城市道路的發(fā)展，有限的交通警察已經(jīng)不能滿(mǎn)足交通信號燈路口的指揮及違章監控需求，交通監控攝像頭應運而生。

　　1991年世界上第一支監控攝像頭“CoffeeCam”出現在英國劍橋大學(xué)的泰賈屋咖啡店。從此之后，監控攝像頭逐漸被應用在電子眼、天網(wǎng)監控、違停抓拍、流量監測等交通監控領(lǐng)域。

　　我國的交通監控主要經(jīng)歷了六個(gè)階段，而這六個(gè)階段可以說(shuō)是由攝像頭的性能變革引起的。

　　我國交通監控的智能化變革

　　第一個(gè)階段(21世紀之前)：數碼相機+地感線(xiàn)圈

　　由于早期攝像頭非常落后，交通監控最開(kāi)始是以“數碼相機+地感線(xiàn)圈”為實(shí)現方式，雖然能抓拍違法車(chē)輛，但是此種方式主要采用民用數碼相機進(jìn)行抓拍，穩定性較差。

　　其次，由于數碼相機更新?lián)Q代快，同型號的數碼相機在一兩年后難以找到，給后續維修更換造成麻煩;且數碼相機無(wú)法實(shí)現連續抓拍，系統無(wú)法實(shí)現卡口功能。

　　另外，此種方式采用地感線(xiàn)圈進(jìn)行觸發(fā)，需要在前端鋪設地感線(xiàn)圈，而地感線(xiàn)圈是需要在車(chē)道上切割環(huán)行線(xiàn)槽，然后埋設感應線(xiàn)圈。車(chē)輛通過(guò)時(shí)感應線(xiàn)圈會(huì )發(fā)射信號給相應設備，檢測算是比較準確。但是需要在地下埋設感應線(xiàn)圈，加大了施工難度的同時(shí)，也提高了工程的成本。而且麻煩的是當路面變更渠化時(shí)還需要重埋線(xiàn)圈。

　　此外，高緯度開(kāi)凍期和低緯度夏季路面，以及路面質(zhì)量不好的地方對線(xiàn)圈的維護工作都是巨大的，并且一段時(shí)間以后還需要重新更換線(xiàn)圈，施工維護成本相當高。

　　第二個(gè)階段(2001年——2005年)：標清攝像機+數碼相機

　　這個(gè)階段以“標清攝像機+數碼相機”為實(shí)現方式。2000年以后，市面上出現了標清攝像機，使得直接通過(guò)分析視頻的方式來(lái)檢測闖紅燈、違停等違法行為成為了可能。此種實(shí)現方式避免了地感線(xiàn)圈存在的缺點(diǎn)，但依然采用民用數碼相機進(jìn)行抓拍，存在穩定性差、更新?lián)Q代快、維修困難等問(wèn)題。此外，受技術(shù)所限，早期數碼相機無(wú)法實(shí)現連續抓拍，對闖紅燈等違法行為的單一抓拍模式會(huì )有一定的疏漏。

　　第三個(gè)階段(2006年——2007年)：標清攝像機+標清攝像機

　　此階段，交通監控的方式由“標清攝像機+數碼相機”過(guò)渡為“標清攝像機+標清攝像機”模式。由于工業(yè)級標清攝像機直接取代了民用數碼相機，從而避免了采用民用數碼相機時(shí)的缺點(diǎn)，性能相對穩定。

　　但由于標清攝像機的像素低，圖片分辨率最大為768×576，盡管可以滿(mǎn)足車(chē)輛檢測的基本管理需求，但也還是無(wú)法同時(shí)看到車(chē)牌和紅燈信號，對于公安部門(mén)稽查肇事逃逸車(chē)輛、套牌車(chē)輛、黑名單車(chē)輛等的司機面部特征來(lái)講就更顯得捉襟見(jiàn)肘了。并且施工量也較大，一個(gè)車(chē)道需要一臺攝像機來(lái)做特寫(xiě)。

　　第四個(gè)階段(2008年——2009年)：高清CMOS攝像機+地感線(xiàn)圈

　　這一階段的電子警察系統實(shí)現方式主要有兩種：高清CMOS攝像機+地感線(xiàn)圈、標清攝像機+高清CMOS攝像機。由于采用工業(yè)級高清CMOS攝像機，所以攝像機的性能比較穩定。同時(shí)攝像機可連續抓拍，以實(shí)現卡口監測等功能。但由于高清CMOS攝像機存在成像效果粗糙(對光線(xiàn)變化不敏感，抓拍圖片有時(shí)看不清紅綠燈，影響事后處罰)、幀率低(普遍為2~3幀/秒，無(wú)法實(shí)現視頻分析車(chē)輛行為和錄像的功能)等缺點(diǎn)，也還是達不到最理想的效果。

　　第五個(gè)階段(2010年——2015年)：高清CCD攝像機

　　隨著(zhù)大幀率高清CCD攝像機的普及、視頻分析算法的不斷優(yōu)化，此階段的交通監控主要以“高清工業(yè)級CCD攝像機”為實(shí)現方式。只能抓拍單一車(chē)道車(chē)牌部分圖像，而無(wú)法兼顧壓線(xiàn)車(chē)輛和駕駛員面部特征的標清設備將逐漸淡出歷史舞臺，取而代之的是高清設備。

　　第六個(gè)階段(2016年——至今):智能攝像機監控

　　此階段，主要得益于近幾年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機視覺(jué)技術(shù)、智能分析技術(shù)以及數字圖像處理技術(shù)的發(fā)展。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指當前城市道路監控已不再僅僅局限于視頻監控，結合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠快速將路況信息和道路擁堵?tīng)顩r發(fā)布到情報板上，便于司機選擇有利路線(xiàn)。

　　不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用使城市道路監控系統還能同路測的各種物聯(lián)網(wǎng)傳感器相連，或者車(chē)輛本身的傳感器相連，例如氣象站、停車(chē)場(chǎng)、公交站臺信息顯示屏、車(chē)輛的GPS模塊等，可以將雨雪濕滑等各種道路狀態(tài)立體的顯示在城市道路監控系統，從而便于交管部門(mén)進(jìn)行快速響應，降低各種極端天氣條件造成的損失。

　　計算機視覺(jué)技術(shù)對視頻信號進(jìn)行處理、分析和理解，在不需要人為干預的情況下，通過(guò)對序列圖像自動(dòng)分析，對監控場(chǎng)景中的變化進(jìn)行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為。

　　據了解，當前我國智能攝像機監控可以有效完成車(chē)輛減超速、車(chē)輛逆行、交通堵塞、道路煙霧和火災等事件的自動(dòng)監控，并且就車(chē)流量、車(chē)速、車(chē)型、突發(fā)事件緊急程度進(jìn)行預測分析，為道路安全運行與危險情況營(yíng)救提供必要的數據支持。

　　智能視頻分析與行為識別技術(shù)是基于視頻圖像的特征學(xué)習、目標對象檢測與行為識別、長(cháng)距離軌跡跟蹤等算法和技術(shù)，對被監測車(chē)輛的視頻流進(jìn)行分析，以提取及識別出目標對象的違章行為;同時(shí)智能化的視頻分析技術(shù)可提高監測的準確率。

　　4G移動(dòng)通信技術(shù)視頻監控終端將抓拍的視頻圖像通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò )傳輸至后臺服務(wù)器進(jìn)行查看和存儲，4G技術(shù)的應用降低了有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )部署的成本和復雜度，系統建設周期不再受場(chǎng)地和施工布線(xiàn)的限制，從而節省了大量的人工和資金投入。

　　總結：攝像頭的智能化進(jìn)程不僅解決了交通監控的氣候、光線(xiàn)、時(shí)長(cháng)、準確度等苛刻需求，也催生出了包括天眼系統、家庭安防在內的千億級智能安防市場(chǎng)，除了傳統安防領(lǐng)域的玩家，互聯(lián)網(wǎng)巨頭也已競相入局。