城市交通视频智能化技术应用分析

    一、引言

    随着社会科技的进步与经济发展，现代化的交通出行方式与出行工具极大地提高了城市生活的速度，方便了人们的日常生活与工作。与此同时，随着城市机动车数量的不断攀升，有限的城市道路资源与居民驾车出行需求之间的矛盾也更加突出。交通拥堵、交通事件以及由此引发的交通环境污染等问题日益严峻，并逐渐上升为引发广泛关注的社会问题，如何解决城市道路交通拥堵问题成为了摆在相关交管部门面前的一大难题。在此背景下，大规模推广应用智能交通技术来提高道路交通管理水平和交通系统运行质量便成为了实现道路交通系统良性运行的大势所趋。

    作为整个智能交通系统的重要技术支撑，视频智能化分析技术已得到大规模的应用。基于视频分析技术的道路综合违法监测系统，可以实时对道路中的车辆进行检测分析，一方面，其可以对车辆违法行为进行抓拍，起到规范驾驶员驾驶行为与缓解交通拥堵问题的作用。另一方面，其也可以得到实时的交通流量信息，供城市交通管理部门进行参考，这将在最大程度上起到合理建设道路网络体系、及时进行交通疏导等作用。

    二、视频分析技术在城市交通体系中的应用

    围绕整个城市交通体系，视频分析技术大致可以应用在三个道路区域：十字路口、道路路段、以及移动行驶的公交车，这种设计可以实现对整个道路交通体系的全方位覆盖。通过对城市路口、路段和移动式三种覆盖方式的综合违法监测，使建立城市无缝覆盖的交通违法监测网、交通流量采集网与智能感知信号控制系统成为可能，这在直接为交通信息发布、交通诱导和交通执法提供有力技术手段的同时，必然将更好的提高交警执法效率和城市交通整体管理水平。

    物联网的核心概念是物品的自动识别和信息的互联和共享、并实现实时管理和控制。这一特点非常符合交通违法监测、交通流量监测与诱导、交通信号控制等智能交通应用的特征。

    Ø感知层：一般安装在实际的道路现场，感知层设备主要是对道路交通信息进行实时监测采集。

    Ø传输层：只要实现数据的传输，负责将感知层采集到的数据传输到交管中心。在实际应用中可以选用光纤、网络、无线等方式。

    Ø应用层：应用层主要涉及到同交管人员的交互，如果将前端获取的交通信息显示给交管人员。对于违法信息，需要将数据写违法管理平台。方便对违法车辆进行违法后处理。对于交通流量信息需要通过电子地图的方式显示给客户，另一方面可自动的讲信息反馈给道路交通诱导系统，方便交通信息的发布。

    1、城市路口综合违法监测

    城市道路路口作为城市交通的重要节点，是影响整个城市交通的关键。在十字路口安装基于视频分析技术高清电子警察系统，可实时对路口通行车辆进行监测。首先，系统可以检测出道路交通流量、车道占有率、排队长度、平均车速等交通参数信息。通过和路口信号控制机相连可以更加有效的进行道路信号控制，使得红绿灯时长更加合理，减少车辆等待时间;其次，系统可以对路口车辆违法行为进行监测，从而起到规范驾驶员驾驶行为的目的。这不但可以减少路口突发事件，进一步减轻道路的拥堵情况，还能增强驾驶员的安全。

    n闯红灯违法检测：系统可直接对路口车辆进行检查，当红灯状态时如果有车辆经过便对其进行捕获抓拍。

    n不按车道行驶违法检测：直行车道左右拐、右拐车道直行与左拐、左拐车道直行与右拐等违法行为。

    n治安卡口：在进行路口违法行为检测的同时，系统还能起到绿灯卡口的作用。

    n车牌识别：对于违法车辆的车牌，系统可自动进行号牌识别，识别结果可以直接写入数据库。

    n交通参数统计功能：系统可以对路口过往车辆实时进行统计，得到的数据实时发送交通控制信号机，信号机可以根据实时的车辆信息对红路灯进行合理控制。

    n数据上传：通过IP网络系统可将违法数据以及交通参数数据实时上传到交通指挥中心。对于违法数据交管中心可以对违法数据进行下一步处理，而交通流量信息可实时在指挥调度平台上显现，通过交通信息发布系统可以实时的发布出去。

    2、路段综合违法监测

    相比于路口的交通状况，路段中的情况要好一些，需要的功能也比路口简单。同样也是交通参数统计、道路违法检测两个方面。其中主要的违法行为是不按车道行驶，例如“加塞”、占用应急车道、压实线等。这些违法很容易造成路段中的交通事故，从而加重道路的拥堵情况。

    基于智能视频分析技术的道路综合违法检测系统，可以实现对路段交通的实时监测。另外，采用嵌入式智能一体机作为成像以及控制设备的系统，可以采用太阳能方式供电、3G无线数据传输，可方便的进行迁移，从而达到了可以在路段灵活布控的目的。这将大大增加电子警察系统的覆盖范围，无论是从成本还是工程角度考虑都是系统的应用变得更加合理。

    n不按车道行驶违法检测：路段中的车辆违法行为主要包括：压实线违法、车辆逆向行驶、占用应急车道违法等。系统可直接分析出各种路段车辆违法行为对其进行抓拍，抓拍之后可对违法车辆号牌实时进行车牌识别。

    n交通流量参数统计功能：通过实时的图像分析，系统可以得到路段中的交通参数信息，包含车道占有率、平均车速等。

    n同路口综合违法监测系统一样，路段系统得到的交通参数信息和车辆违法信息可以实时通过IP网络上传到中心交管平台。

    3、移动式综合违法监测

    大力发展公共交通体系，已经成为缓解城市道路拥堵问题的有效解决方式之一。而公交专用道因其投资省、见效快、技术要求低等特点，已经被各大城市所采用。然而，在实际中公交专用道经常有被社会车辆占用的情况，这种情况下建立一套占用公交车道违法监测系统显得尤其必要。

    基于智能视频分析技术的移动式综合违法检测系统利用高清智能设备对占用公交车道的车辆进行检测，一旦检测到有公共车辆进入便对其抓拍。系统采用GPS车辆定位已经3G无线传输，可方便的安装在公交车的车头或车尾，对车辆运行全程进行监控实时得到车辆的位置信息，并将车辆的违法数据以及位置信息一同上传到交管中心。

    n获取车辆位置信息：通过GPS定位系统可实时得知车辆的位置信息，只有到规定的公交专用路段才对占到车辆进行抓拍。

    n占到车辆捕获抓拍：系统可以直接通过视频分析的方式检测占道车辆，一旦有车辆进入公交专用道便对其进行抓拍。

    n车牌识别：系统可直接对违法车辆进行号牌识别，可识别多种号牌并具有号牌过滤功能。

    n违法数据传输：系统可通过3G无线网络将抓拍到的违法数据实施上传到交通管理中心。

    三、结束语

    随着网络传输基础设施的完善(无线传输与互联网)，和移动信息发布平台(智能手机)的飞速发展，以及图像和视频采集设备的广泛应用，对图像识别应用的需求将进入快速增长期。通过高清嵌入式智能摄像机技术和核心视频识别算法，实现高清相机和智能分析软件的一体化已然成为现实，特别是高性能、低功耗、低成本的视频感知产品的推出，使得组建大规模甚至全覆盖智能交通违章监测网与大规模交通流量监测网成为可能，而这其中智能视频分析技术扮演的角色也越来越重要。未来城市交通视频智能化技术的广泛使用，可以使我们确信其在提高交警执法效率和城市交通管理水平，缓解城市交通拥堵方面必然发挥更加积极的作用。