破解交通困局   智能技術(shù)"牽引"智能交通建設(shè)

　　我們生活的城市，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(guó)智能交通已有十多年的歷史，但擁堵和事故現(xiàn)象依然嚴(yán)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(dá)的交通方式。于是，將目光投向智能技術(shù)的發(fā)展。可以說(shuō)，未來(lái)我國(guó)智能交通建設(shè)，智能技術(shù)將牽"引著"其發(fā)展，是城市交通建設(shè)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(duì)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)路況作出即時(shí)反應(yīng)。智能視頻分析技術(shù)源自計(jì)算機(jī)視覺(jué)（CV,ComputerVision）技術(shù)。計(jì)算機(jī)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(jì)算能夠通過(guò)數(shù)字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫(huà)面中的內(nèi)容。而視頻監(jiān)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(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對(duì)視頻畫(huà)面中的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過(guò)濾掉用戶不關(guān)心的信息，為用戶提供對(duì)監(jiān)控和預(yù)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(hào)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(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)圖像中運(yùn)動(dòng)的物體。當(dāng)然去除了由相機(jī)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(fù)雜環(huán)境下，如多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體，多個(gè)攝像機(jī)，運(yùn)動(dòng)物體之間互相遮擋，消失及重現(xiàn)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足預(yù)先設(shè)定的行為特征的事件。如車(chē)輛的停止或者突然加速，當(dāng)聚集人員過(guò)多時(shí)報(bào)警，人員倒地，或者其它異常情況。


　　智能視頻分析技術(shù)需要不斷改進(jìn)。以輝銳天眼的智能視頻分析技術(shù)為例，在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(yīng)高斯背景模型，能夠從復(fù)雜背景中檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。利用擴(kuò)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(yīng)地將每個(gè)像素分類(lèi)為背景、影子或者運(yùn)動(dòng)前景，在復(fù)雜背景的情況下也能較好地完成運(yùn)動(dòng)區(qū)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(yùn)動(dòng)特性的融合：將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的形狀信息和運(yùn)動(dòng)特性相結(jié)合，利用分散度和面積信息，區(qū)分人、車(chē)及混亂擾動(dòng)。非剛性物體（人）的運(yùn)動(dòng)相比于剛性物體（車(chē)輛）運(yùn)動(dòng)而言具有較高的平均殘余光流，同時(shí)它也呈現(xiàn)了周期性的運(yùn)動(dòng)特征，據(jù)此可以將人與車(chē)區(qū)分開(kāi)來(lái)，利用時(shí)間一致性約束使得分類(lèi)更加準(zhǔn)確；利用光流場(chǎng)分析和動(dòng)態(tài)輪廓技術(shù)，結(jié)合水平集理論進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和軌跡描繪該系統(tǒng)利用活動(dòng)輪廓的方法，利用封閉的曲線輪廓來(lái)表達(dá)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，利用該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的輪廓，確定每個(gè)物體的質(zhì)心，結(jié)合LK光流法跟蹤質(zhì)心，結(jié)合Level Set理論在圖像序列中檢測(cè)和跟蹤多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)；利用隱馬爾可夫模型匹配時(shí)變數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)行為進(jìn)行特征分析：利用隱馬爾可夫模型HMMs（Hidden Markov Models）：HMMs對(duì)時(shí)變數(shù)據(jù)進(jìn)行特征匹配。HMMs的使用涉及到訓(xùn)練和分類(lèi)兩個(gè)階段，訓(xùn)練階段包括指定一個(gè)隱馬爾可夫模型的隱藏狀態(tài)數(shù)，并且優(yōu)化相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出概率，以便于產(chǎn)生的輸出符號(hào)與在特定的運(yùn)動(dòng)類(lèi)別之內(nèi)所觀察到的圖像特征相匹配。對(duì)于每一個(gè)運(yùn)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(yīng)于所觀察圖像特征的測(cè)試符號(hào)序列的概率。


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


　　首先，在車(chē)輛管理和車(chē)輛控制中呈現(xiàn)出了信息采集與處理方式的多樣化。應(yīng)對(duì)不同天氣出現(xiàn)的不同交通事故，勢(shì)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(tǒng)，監(jiān)控指揮中心可對(duì)汽車(chē)運(yùn)行位置及車(chē)上情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。


　　其次，智能交通系統(tǒng)不僅是對(duì)車(chē)輛信息進(jìn)行跟蹤和定位，對(duì)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(xiàn)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(tǒng)，將信息整合到顯示屏上，豐富了交通信息的內(nèi)容，為出行提供了便利。 當(dāng)人們?cè)絹?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(dāng)下流行的旅行方式。在交通信息系統(tǒng)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(nèi)，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(tǒng)中待完善的信息系統(tǒng)。


　　再次，智能交通系統(tǒng)主要是為了緩解路面擁堵，特別是在高速路中設(shè)有ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)。裝有該系統(tǒng)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(zhǔn)的識(shí)別系統(tǒng)記錄下車(chē)牌信息。信息采集的高精度性在電子收費(fèi)系統(tǒng)中展現(xiàn)得淋漓盡致。


　　通過(guò)智能視頻分析技術(shù)，可將視頻采集設(shè)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(tǒng)計(jì)、違規(guī)車(chē)片照片、司機(jī)疲勞狀態(tài)等關(guān)鍵信息的利用，為智能交通調(diào)度、規(guī)劃、行為管理等提供非常優(yōu)秀的應(yīng)用。"十二五"期間智慧城市的加速建設(shè)，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(tǒng)將得到大規(guī)模資金投入。


　　智能交通中智能化應(yīng)用現(xiàn)狀


　　智能交通最理想的應(yīng)用狀況，當(dāng)然是所有對(duì)交通視頻的監(jiān)看都可以由視頻分析技術(shù)來(lái)完成，但目前而言卻不現(xiàn)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(fù)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(jì)算機(jī)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(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)報(bào)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(qū)域出現(xiàn)停車(chē)現(xiàn)象，不論是因車(chē)輛故障停車(chē)或違章停車(chē)，都或?qū)儆跇O為危險(xiǎn)的事件，或?qū)儆谝滓鸾煌ㄗ枞倪`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(fù)交通，視頻分析技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)停車(chē)行為，提醒交通管理部門(mén)及時(shí)處理。


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


　　違章變線：在某些路段（如隧道內(nèi)），正在高速行駛的機(jī)動(dòng)車(chē)輛隨意變線是一種違章行為，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。視頻分析技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)輛的行駛軌跡，并與車(chē)道線進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)違章變線行為。


　　壓黃線行駛：在交通法規(guī)中，壓黃線行駛是一種嚴(yán)重的違章行為，應(yīng)該予以嚴(yán)肅處理。視頻分析技術(shù)通過(guò)監(jiān)測(cè)車(chē)輛

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