破解交通困局 智能技術"牽引"智能交通建設

　　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？政府每年在交通領域的投入逐年增多，卻使城市慘不忍"堵"，人們開始暢想四通八達的交通方式。于是，將目光投向智能技術的發展。可以說，未來我國智能交通建設，智能技術將牽"引著"其發展，是城市交通建設中最為核心的技術突破點。

　　智能交通中智能技術作用

　　如前表述，智能交通首要解決智能化。通過智能視頻分析技術，可以從視頻中分理出一些值得關注的關鍵信息，并通過實時分析加工，獲取交通狀況信息，同時對實施現場路況作出即時反應。智能視頻分析技術源自計算機視覺（CV，ComputerVision）技術。計算機視覺技術是人工智能（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系，從而使計算能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。而視頻監控中所提到的智能視頻技術主要指的是："自動的分析和抽取視頻源中的關鍵信息。"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。智能視頻技術借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫面中的數據進行高速分析，過濾掉用戶不關心的信息，為用戶提供對監控和預警有用的關鍵信息。

　　目前市場上的智能視頻分析技術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行分析；運動物體檢測，發現圖像中運動的物體。當然去除了由相機自身引入的變化，外界環境引入的變化，如抖動和風；多物體跟蹤：在復雜環境下，如多個運動物體，多個攝像機，運動物體之間互相遮擋，消失及重現等情況下進行有效跟蹤；行為特征分析：行為特征分析是從圖像中尋找滿足預先設定的行為特征的事件。如車輛的停止或者突然加速，當聚集人員過多時報警，人員倒地，或者其它異常情況。

　　智能視頻分析技術需要不斷改進。以輝銳天眼的智能視頻分析技術為例，在智能化功能方面有所創新，如，動態背景建模技術：利用自適應高斯背景模型，能夠從復雜背景中檢測出運動目標。利用擴展的EM算法,為每個像素建立多個混合高斯分類模型，該模型可以自動更新，并能自適應地將每個像素分類為背景、影子或者運動前景，在復雜背景的情況下也能較好地完成運動區域的分割，能夠有效克服背景圖像的動態變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響；形狀信息和運動特性的融合：將運動目標的形狀信息和運動特性相結合，利用分散度和面積信息，區分人、車及混亂擾動。非剛性物體（人）的運動相比于剛性物體（車輛）運動而言具有較高的平均殘余光流，同時它也呈現了周期性的運動特征，據此可以將人與車區分開來，利用時間一致性約束使得分類更加準確；利用光流場分析和動態輪廓技術，結合水平集理論進行目標跟蹤和軌跡描繪該系統利用活動輪廓的方法，利用封閉的曲線輪廓來表達運動目標，利用該運動目標的輪廓，確定每個物體的質心，結合LK光流法跟蹤質心，結合LevelSet理論在圖像序列中檢測和跟蹤多個運動目標；利用隱馬爾可夫模型匹配時變數據，對目標行為進行特征分析：利用隱馬爾可夫模型HMMs（HiddenMarkovModels）：HMMs對時變數據進行特征匹配。HMMs的使用涉及到訓練和分類兩個階段，訓練階段包括指定一個隱馬爾可夫模型的隱藏狀態數，并且優化相應的狀態轉換和輸出概率，以便于產生的輸出符號與在特定的運動類別之內所觀察到的圖像特征相匹配。對于每一個運動類別，建立一個HMM。匹配階段涉及到一個特定的HMM可能產生相應于所觀察圖像特征的測試符號序列的概率。

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

　　首先，在車輛管理和車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，汽車上裝有車載定位系統，監控指揮中心可對汽車運行位置及車上情況進行實時監控。

　　其次，智能交通系統不僅是對車輛信息進行跟蹤和定位，對于路況信息、擁堵路段也進行了智能化的分析。北京的環路上，每隔一段路就會出現電子路況顯示屏，告訴行車的人們前方路段車流量情況。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。當人們越來越享受私家車給百姓出行帶來的便利時，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，也有專為外出旅行人員及時提供的多種多樣的旅行服務，盡管在狹小的車內，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。裝有該系統的汽車可以以時速20km的速度快速通過，同時并通過精準的識別系統記錄下車牌信息。信息采集的高精度性在電子收費系統中展現得淋漓盡致。

　　通過智能視頻分析技術，可將視頻采集設備變身為物聯網智能感知器，尤其是在智能交通中，通過客流統計、違規車片照片、司機疲勞狀態等關鍵信息的利用，為智能交通調度、規劃、行為管理等提供非常優秀的應用。"十二五"期間智慧城市的加速建設，帶動智能交通的迅猛發展，基于智能視頻分析技術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來完成，但目前而言卻不現實，估且先不說目前視頻分析技術還沒有發展到這么高的程度，僅僅說交通事件或狀態是如此復雜，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人類的計算機呢？故而，我們只來看看交通領域中目前有哪一些行為是有可能通過智能視頻分析技術來實現自動檢測和自動報警的，其實這一類的行為也是有很多的。

　　違章或故障、事故停車：在車道上或禁止停車區域出現停車現象，不論是因車輛故障停車或違章停車，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，需要及時進行處理，而事故停車也需要管理部門及時知曉盡快處理以恢復交通，視頻分析技術可以及時發現停車行為，提醒交通管理部門及時處理。

　　違章左轉右轉：在某些道口，是不允許進行左轉或右轉，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的損失，通過視頻分析技術自動檢測違章左轉或右轉行為，可以對這些違章行為進行有效處罰，以提高交通監測系統的威懾力，從而減少違章行為的發生。

　　違章變線：在某些路段(如隧道內)，正在高速行駛的機動車輛隨意變線是一種違章行為，容易導致交通事故的發生，應該及時發現和處理。視頻分析技術通過監測車輛的行駛軌跡，并與車道線進行比較，可以發現違章變線行為。

　　壓黃線行駛：在交通法規中，壓黃線行駛是一種嚴重的違章行為，應該予以嚴肅處理。視頻分析技術通過監測車輛的行駛軌跡，并與黃色分隔線進行比較，可以有效地發展違章壓黃線行駛的行為。

　　違章逆行：在交通法規中，逆行是一種很嚴重的違章行為，不但容易引起交通的混亂，也很容易引起交通事故的發生，應當及時發現及時制止及時處理。視頻分析技術通過監測車輛的行駛方向，與正常行駛方向比對，可及時發現違章逆行行為并及時報警，提醒交通管理部門進行處理。

　　遺灑物體：正在行駛過程中的車輛不慎遺灑物體，容易引起交通的阻塞，特別是在機動車輛高速行駛狀態下(如高速公路，隧道內)，前車出現遺灑現象極易導致后車的嚴重交通事故，當發現這種事件時，需要道路管理部門及時盡快地處理，以避免嚴重后果的發生。視頻分析技術通過對監控視頻的分析，可及時發現物品遺灑的事件，及時在情報板上公布提醒后車，并及時派出人員進行處理。

　　行人橫穿公路：在非人行橫道線區域，行人橫穿公路是很危險的行為，很容易導致交通事故的發生，而且很容易出現人員的傷亡，應當及時制止。視頻分析技術通過分析行人的運動軌跡，能及時發現違章橫穿公路的行為。

　　高速公路內出現行人或自行車：高速公路屬于機動車輛高速行駛的專用封閉交通網絡，不允許有無關的行人進入，也不允許自行車進入高速公路，否則在車輛高速行駛的情況下，很容易造成嚴重的交通事故。視頻分析技術通過監測高速公路區域內的運動個體，并進行簡單的分類，能夠及時發現出現在高速公路封閉區域內的行人或自行車，通知高速公路管理部門進行處理，避免嚴重后果的發生。

　　車輛起火：車輛由于故障或其他原因在道路上起火是很嚴重的事件，會嚴重阻塞交通，甚至還可能有出現火勢蔓延或爆炸的可能，應當在最短時間內進行處理。視頻分析技術通過對監控視頻的實時分析和檢測，可及時發出車輛起火事件，及時報警，大大縮短了交通管理部門的事故反應時間，及時處理，以避免嚴重后果的發生。

　　交通流擁堵分析：對道路上車輛擁堵的情況進行分析，或實現信號燈的最佳控制，以及時疏導交通流。對于通過視頻分析的交通流擁堵分析，不以擁堵車輛具體數目為依據，而往往只需定性地確認其擁堵狀態，以實現信號燈的自動控制，縮短暢通方向的綠燈時間，而將擁堵方向的綠燈時間延長，有效地疏導車流，減少擁堵。

　　以上所列的這些行為，都是交通領域常見的一些交通事件，而且也可以通過目前的視頻分析技術來實現。這些技術，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，以門戶、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、查詢平臺。輝銳天眼的HRI智能視頻監控管理平臺是集智能化、網絡化、功能化、集成化于一體，基于IP網絡對海量監控視頻、音頻數據提供強大的管理功能的專業監控管理平臺，系統采用模塊化的架構設計，對系統核心數據與服務、存儲與轉發、報警聯動、解碼顯示、視頻分析均有專門的功能模塊實現，利用統一的數據庫，在分散的系統與用戶之間建立一個接口服務平臺，完成系統中所有監控設備與各安防子系統的統一管理、報警聯動和集中控制。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、滿足不同規模的項目需求，是行業內領先的智能視頻監控平臺。

　　HRI智能視頻監控管理平臺系統邏輯圖

　　結束語

　　智能交通的建設，是社會化系統工程，涉及到方方反面。在未來將面臨巨大的機遇與挑戰。我們相信，只要選擇最貼近市場的技術，選擇最好的市場運作方式，中國的智能交通事業也必將前景無限。

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