高清抓拍与高清动态监控技术在智能交通领域中的应用 - 安防知识网

虽然城市道路建设取得了前所未有的发展，但是随着私家车保有量大幅度上升，各大城市的交通压力很大，拥堵越来越突出，为了提高道路交通能力，保障道路交通安全，加强道路管理，智能交通系统应运而生。本文就高清抓拍以及高清动态监控技术的在智能交通领域的应用做阐述，论述其保障行车安全，提高道路的运行效率以及在加强监管中发挥的作用。

　　智能交通系统 (Intelligent Transport System，简称ITS)是典型的信息化综合应用系统，涉及信息、电子、控制等各方面技术。信息采集主要通过线圈、雷达、图片抓拍、动态视频等方式实现，信息发布主要通过城市引导牌、网站等方式向公众发布信息。

　　近年来，电子警察、道路电子卡口、动态实时监控等系统在城市中大量建设，相关系统及信息被陆续整合到智能交通系统中。这三类系统，以其可视化、智能化、易与现场指挥联动的特点，在城市智能交通系统中发挥越来越大的价值。高清抓拍以及高清动态监控是电子警察、道路电子卡口、动态实时监控的核心技术，下文对其技术的应用进行分析阐述。

　　高清抓拍解决方案及关键技术

　　高清抓拍系统在智能交通系统中的应用

　　以高清抓拍及图像识别为核心技术的卡口系统和电子警察系统是智能交通平台的主要数据来源，抓拍系统部署在十字路口、出入城路口及其他重点路段，主要作用包括：

　　· 提供车流量、车辆行驶速度等信息，经智能交通平台的数据处理，通过交警指挥平台、路口引导牌进行显示，为交通指挥、车辆引导提供参考信息;

　　· 自动识别经过路口的车牌字段，综合多个路口信息，对车辆来源、目的地进行判断，为交通疏导提供判断依据;

　　· 对通过车辆车牌进行报警设置，如进行单双号出行车牌判断，对违规上路车辆进行自动报警，为执行交通规则提供有效手段。

　　高清抓拍技术产生与发展

　　2006年左右，国内第一套高清抓拍系统在城市智能交通系统中得到应用，从而拉开了高清抓拍系统取代传统标清抓拍系统的大幕。之后，抓拍相机开始序列化，130万像素、200万像素、500万像素的相机相继得到商用，800万像素、1000万像素的相机也已经出现。智能识别算法开始从车牌识别，过渡到车牌、车身颜色、车标、驾驶员人脸识别等图片识别技术，压黄线、抛物等行为识别技术的综合识别。

　　高清抓拍典型组网方案

　　如图1所示，典型的高清抓拍系统核心设备包括闪光灯、高清抓拍单元、车检器、接入交换机等设备。该系统在一定条件下(如闯红灯、超速、或者卡口车辆经过等)，启动图片抓拍，将抓拍图片等基础信息，车牌、车身颜色、车标等识别信息经过网络传输到后端。

图1 高清抓拍系统前端典型组网

　　车检器接入线圈或者雷达设备，经过分析，产生抓拍触发、车辆速度等信息传输给高清抓拍单元。高清抓拍单元由一体化护罩、补光灯、光学控制单元、高清抓拍相机、车辆识别算法构成。高清抓拍相机检测到车检器的触发信号之后触发闪光灯，同时启动相机的图片抓拍功能。抓拍相机内置智能识别算法，可在前端对该抓拍图片的相关信息进行识别。[nextpage]

　　如图2所示，高清图片采集之后，通过数字化方式回传中心，其传输模式主要有点对点光纤、总线、汇聚上传、无线等几种。

图2 高清抓拍系统后端典型组网

　　后端平台从功能上可以分为管理中心、应用中心和专业数据库中心三个系统，其中管理中心是整个抓拍系统的核心，应用中心主要提供用户的应用界面，专业数据库中心是指交警和公安的专业化数据库，如公安的盗抢库，交警的黑牌套牌库等，图片数据与这些数据库做比对，得出实时告警信息。管理中心对上传的图片、识别信息进行实时展示、分类存储，并对用户控制、设备管理提供统一平台，同时在上层进行数据的综合应用。

　　高清抓拍关键技术

　　高清抓拍与识别技术

　　现阶段主流相机采用200万、500万CCD的高清相机，图片可以清晰地反应车辆及周边情况，包括车牌、车身、主副驾驶室人员(正面抓拍图片)、道路等情况。

　　为了提高系统的实时性与可靠性，识别算法内置于前端硬件相机中，在相机提供图片信息的同时输出相关识别信息。提供车牌识别、车身颜色识别、主流车标识别等技术，同时现阶段已经有厂家开始从图片中提取车辆主副驾驶的人脸，并尝试进行人脸识别。

　　视频线圈检测技术

　　一旦物理线圈失效或者某些地方不允许使用物理线圈，以视频检测为基础的虚拟线圈可以成为有效补充。虚拟线圈要求检测准确度高，并针对顺光、逆光、雨天、雪天等不同情况作优化，实现虚拟线圈算法和动态目标跟踪算法。

　　在以物理线圈为主，虚拟线圈为辅的项目中，还需要在算法中提供良好的切换策略，一旦物理线圈失效，在一定时间内启用虚拟线圈。

　　光学控制技术

　　在整个系统中，如果抓拍系统的曝光、补光、透光等技术不过关，在逆光、车灯较强等情况下，图片会出现曝光不佳、关键信息不明、图片中出现光斑等情况，如图3所示。

图3 逆光条件下未优化图片[nextpage]

　　在光学系统中，通过改进护罩镜片、摄像机镜头的透光效果，在抓拍软件中集成自动检测顺光、逆光状态从而改变补光策略，采用能量可控的频闪灯等方式，改进图片质量。

　　高清动态监控解决方案及关键技术

　　高清动态监控系统在智能交通系统中的应用

　　动态监控系统是通过动态摄像机，对路口的动态信息进行实时监控和历史图像存储，由于通过该系统可以直观地观看整个路口情况，现阶段在城市智能交通系统中得到大量应用。

　　动态监控系统在智能交通系统中的主要作用包括：

　　· 提供重要路口、路段的动态视频信息，在交警指挥中心大屏、交通调度软件上进行显示，为交警的指挥调度提供直观信息;

　　· 将动态视频信号提供给电视台、网站等媒体进行实时展示，通过媒体宣传，引导人们选择出行道路，避开拥堵路段;

　　· 通过人工调阅视频或后台智能软件判断，识别逆行、压黄线等违规行为，通过对违规行为的事后处罚，规范大家的行车行为。

　　高清动态监控技术的产生与发展

　　从2009年开始，高清动态监控系统开始在城市级项目中得到一些应用，经过2年的发展，基本成为城市智能交通系统主流技术。不同于40万像素以下的标清动态监控系统采用4：3的图像比例，高清动态监控系统主要采用16：9的图像比例，现阶段商用的主要有720(1280×720)、1080(1920×1080)两种分辨率图像。

　　高清动态监控典型组网方案

　　如图4所示，高清动态监控前端主要有高清网络相机、摄像机+编码器两种两种组网模式。其中高清网络相机提供高清图像采集和视频压缩一体化功能，直接输出IP信号，而摄像机+编码器采用两者分离模式。

图4 高清动态监控系统前端典型组网

　　高清动态监控的网络传输与高清抓拍系统共用一套传输平台，后台包括管理中心、应用中心两套平台。其中管理中心负责视频图像的管理、存储、应用功能，应用中心通过部署软件客户端提供软件实时图像点播和历史图像点播功能，部署硬件解码器将视频图像还原上高清大屏。

　　高清动态监控关键技术

　　全IP交换体系架构

　　动态监控系统媒体流量大、网络带宽占用多、点播用户多，采用全IP交换的体系架构可以有效降低单台设备的压力，不会因为单设备的崩溃影响到整体系统。

　　如图5所示，全IP交换体系结构典型组网，采用采集、传输、管理、存储、显示分层设计，遵循标准SIP协议规范，将媒体交换处理同系统的控制、管理信息相分离，保证了海量视频接入和大并发量访问的能力。

图5 全IP交换体系架构典型组网[nextpage]

　　网络适应技术

　　计算机网络平台是连接视频采集和视频管理、视频存储的传输中介，视频监控对网络的适应，可以提升系统整体性能。网络自适应技术包括将IP组播技术，网络Qos技术，以及LAN、SFP、EPON、RRPP环网、WLAN等方式引入视频监控系统。

　　视频存储技术

　　视频监控存储码流量大，传统方式采用流媒体转存模式，对服务器造成较大压力，从而形成单点故障。

　　基于存储虚拟化技术，采用标准化的iSCSI存储技术，通过端到端直存的方式进入IP SAN，中间取消服务器转发环节，实现了对于媒体流这种非结构化数据的结构化存储，使得监控录像可以秒级精确检索和即时回放。

　　结束

　　高清抓拍系统、高清动态监控系统作为一种可视化的远程呈现技术，已经成为城市智能交通系统的重要组成部分，其替换标清系统的趋势已经非常明显，在将来的城市智能交通建设中将发挥越来越大的作用。