高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)在路口監(jiān)控的綜合應(yīng)用

高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)在路口監(jiān)控的綜合應(yīng)用發(fā)布時間：2011-04-15點擊次數(shù)：66智能交通網(wǎng)交叉路口交通管理面臨的問題交叉路口作為交通網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，在整個城市路網(wǎng)的交通秩序管理中起著至關(guān)重要的作用。如果把路網(wǎng)比喻成通信網(wǎng)絡(luò)，那么路口則相當于通信網(wǎng)絡(luò)中的交換機或HUB，車流與人流相當于通信網(wǎng)絡(luò)中的信息流。假如交換機或者HUB出現(xiàn)異?；蛘叱摵桑瑒t網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量大大下降，由此可以理解監(jiān)測路口交通流的重要性。在路口實施路權(quán)分配的設(shè)備是道路交通信號控制機（以下簡稱信號機）。信號機有兩方面的作用：一是根據(jù)路口各方向的交通需求分配路權(quán)、調(diào)節(jié)各方向的流量，使路口的通行能力最大化；二是通過路權(quán)控制沖突的交通流，避免交通事故。但在實際應(yīng)用中，由于多種因素的影響使信號機的兩個作用效能降低，主要因素包括：（1） 車輛保有量的迅猛增長、交通需求迅速上升，路口的通行壓力急劇增大，這要求信號機的控制方案能及時對交通需求進行響應(yīng)。因此現(xiàn)代路口信號機都能夠裝備不同類型的車輛檢測器，所檢測的數(shù)據(jù)送入信號機并上傳至控制中心，使其實現(xiàn)智能化實時控制。但是目前的控制是開環(huán)的，即根據(jù)車輛檢測器的數(shù)據(jù)調(diào)整信號控制方案而不能對方案調(diào)整后的效果進行及時有效地評價，如信號相位綠燈損失時間等無法進行檢測和評價；（2） 缺少對路口內(nèi)通行車輛的行車行為進行檢測。當進入路口內(nèi)的車輛出現(xiàn)異常甚至造成堵塞時不能及時檢測，進而造成更大范圍的擁堵；（3）有些車輛不按規(guī)定的車道通過路口，或者進入路口后不按信號當前相位規(guī)定的方向行駛。這種行為如果沒有得到有效的監(jiān)控，一方面增加了交通事故的發(fā)生概率，另一方面影響了正常行駛的車輛，造成綠燈相位內(nèi)路口的通行能力大大下降，增加了路口延誤。以往采取的技術(shù)措施及其局限性為了解決上述的問題，通常的技術(shù)手段不外乎兩方面：一是采用配置了車輛檢測器的自適應(yīng)信號機，二是在燈控路口安裝交通違法檢測與抓拍系統(tǒng)。（1）自適應(yīng)信號機自適應(yīng)信號機具有車輛檢測器接入端口，可以采用線圈、微波、地磁及視頻等檢測手段，獲取路口的交通需求，并且通過信號機或指揮中心的算法自動調(diào)整信號控制方案，以使路口的通行能力最大化。車輛檢測器的檢測區(qū)域一般位于入口道上游，以上檢測技術(shù)均能滿足要求。但是如果要想觀察和評估路口的實際通行能力進而反映控制方案的有效性，必須在路口內(nèi)設(shè)置監(jiān)測區(qū)域，這種情況下就只能采用視頻檢測技術(shù)了。在高清攝像機出現(xiàn)之前，視頻檢測主要采用的是標清攝像機，像素數(shù)量大約44萬。在路口有限的安裝空間下，其觀測范圍、圖像的精細度都受到限制，雖然能夠檢測路口內(nèi)車輛的交通流，但是信號燈的狀態(tài)還需要配置專門的檢測器，由此才能確定在綠燈相位下的交通流數(shù)據(jù)。路口交通違法行為檢測與抓拍系統(tǒng)通常將路口交通違法行為檢測只是指闖紅燈電子警察，近年來又把車牌識別技術(shù)引入到違法檢測系統(tǒng)中。如果單純從闖紅燈違法檢測和抓拍的要求來看，無論是數(shù)碼相機方式還是全視頻方式都能夠在一定程度上解決問題，并滿足新標準的要求。但是對于影響路口通行能力、存在交通安全隱患的越線、不按規(guī)定車道的綠燈相位行駛等交通違法行為，原有的檢測方法存在缺陷：基于標清攝像機的檢測方法可以檢測以上違法彳丁為，但是不能同時獲得清晰的車牌圖片；如果采用檢測和抓拍設(shè)備分置的方式(即采用獨立的檢測攝像機和抓拍攝像機)，則違法記錄必須進丁數(shù)字拼接而遭到質(zhì)疑。除在路口安裝闖紅燈電子警察系統(tǒng)外，還必須安裝另外的檢測以上路口多種交通違法丁為的檢測和抓拍系統(tǒng)。高清視頻綜合監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢高清視頻綜合監(jiān)測技術(shù)的根本優(yōu)勢在于它解決了標清攝像機存在的分辨率與觀測范圍的矛盾。標清攝像機的像素數(shù)量僅僅44萬左右，如果要求獲得清晰的車牌甚至實現(xiàn)自動識別，車牌所占用的像素數(shù)量必須達到一定的分辨率，這導(dǎo)致攝像機的視場范圍受到限制。全視頻標清違法檢測系統(tǒng)的每個車牌抓拍攝像機僅能監(jiān)測一條車道。一個完整的記錄需要幾幅反映過程的全景和包含車牌的特寫圖片合成。高清攝像機的分辨率可以達到140萬、200萬、甚至500萬。一臺攝像機可以監(jiān)測多條車道，同時能夠看清信號燈的燈色狀態(tài)。這種技術(shù)上的提升可以克服基于標清攝像機的監(jiān)測系統(tǒng)的缺陷。高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計理念可以說，高清攝像機在交通監(jiān)控中的應(yīng)用給交通管理帶來了一場革命。不同的廠家在不同的設(shè)計理念下利用高清攝像機開發(fā)了不同的應(yīng)用系統(tǒng)。本文推出了“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”。該系統(tǒng)在設(shè)計理念上與其他的系統(tǒng)有很大不同。從根本上講，該系統(tǒng)的設(shè)計理念打破了傳統(tǒng)的電子警察、交通流檢測等具體功能的傳統(tǒng)性思維，把路口的交通管理需求放在整個城市或者區(qū)域的交通智能化系統(tǒng)的背景下，視點聚焦于為城市或者區(qū)域的智能交通系統(tǒng)提供豐富的信息并對交通系統(tǒng)的服務(wù)水平進行評估。因此這樣的系統(tǒng)并不是簡單的多功能組合，而是面向?qū)嶋H需求，提供集成化的交通信息數(shù)據(jù)。如圖一為“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”路口設(shè)備安裝示意圖。圖一“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”路口設(shè)備安裝示意圖路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)的功能多種違法彳丁為檢測和記錄功能“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”可以檢測和記錄多種交通違法行為，包括：闖紅燈、壓線越線、不按規(guī)定車道行駛以及不按信號相位行駛等。車牌識別功能-卡口對通過路口的每一輛車進行檢測、記錄和車牌識別，具有卡口功能。交通流信息米集功能可以檢測路口的交通流參數(shù)以及直行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)各方向的流量。這個功能除了可以用來獲得交通流參數(shù)外，還為評估信號控制方案的效能提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)源。交通事件檢測功能可以在整個高清攝像機視野范圍內(nèi)檢測交通事件，對交通異常進行報警和圖像記錄。對于路口內(nèi)來說，主要是擁堵、停車以及交通事故等。（5）高清監(jiān)控功能可以以流暢的幀率實現(xiàn)高清監(jiān)控。（6）交通設(shè)施監(jiān)測功能可以通過視頻分析手段檢測路口的標線狀況、交通信號燈的工作狀態(tài)，而不需要采用獨立的信號燈狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備。（7）路口通行能力評估功能可以利用交通流參數(shù)和路口的設(shè)計通行能力，對當前的實際通行能力進行評估。這個功能不僅為交警部門的路口交通流疏導(dǎo)、路網(wǎng)交通流分配，而且也為交通規(guī)劃部門、交通政策制定部門進行路網(wǎng)規(guī)劃和交通政策的決策提供基礎(chǔ)、科學(xué)的數(shù)據(jù)。另外，可以對綠燈相位實際綠燈損失時間進行統(tǒng)計分析，交警部門可以根據(jù)其分析結(jié)果調(diào)整信號相位時間，從而提高路口的交通通行能力，有效地減少路口延誤。路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)的特點“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”具有以下特點：（1）在一個系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)了以往需要多個系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，大大減少了路口設(shè)備的種類，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了路口交通監(jiān)控設(shè)施的總體投資。（2）信息的同源性：所有的檢測信息來自同一個信號源。這種同源性杜絕了對多源信息融合而帶來的法律上的質(zhì)疑。（3）證據(jù)鏈的完整性：對于違法行為監(jiān)測來說，該設(shè)計采用同一個信息源并采取車牌識別圖片與軌跡跟蹤錄像相結(jié)合的方式，為違法處罰提供了完整的證據(jù)鏈，可以毫無疑義地區(qū)分不按車道行駛、不按信號燈相位行駛、利用渠化違規(guī)行駛等行為，而且能夠區(qū)分占道行駛和借道行駛兩種其他技術(shù)不能區(qū)分的行為。（4）系統(tǒng)的獨立性：系統(tǒng)工作安裝和使用過程中，不需要從信號機中引出紅燈信號線，直接通過圖像分析判定當前的燈色狀態(tài)。（5）高可靠性和可維護性：系統(tǒng)構(gòu)成簡單，設(shè)備數(shù)量少，減少了故障隱患點，提高了可靠性和可維護性。路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用7.1路口多種交通違法行為檢測“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”是通過對進入路口的車輛進行軌跡跟蹤和車輛位置檢測，并結(jié)合車輛所在車道屬性、信號燈狀態(tài)來判別車輛是否違法行駛。包括：闖紅燈、壓線越線、不按規(guī)定車道行駛以及不按信號相位行駛等。限于篇幅，以下只介紹不按規(guī)定車道行駛等三種交通違法行為的抓拍。7.1.1不按規(guī)定車道行駛闖紅燈行為系統(tǒng)能夠自動記錄由綠燈相位車道進入路口的車輛，改變行駛軌跡，其行為與當前信號燈顯示沖突。如圖二所示違法行為包括：ft V*??Hl巾右H-疋化幻iirV疣圖二不按規(guī)定車道行駛闖紅燈行為1） 左轉(zhuǎn)信號為綠燈，直行信號為紅燈，機動車左轉(zhuǎn)車道進入直行行為，如上圖①。2） 直行信號為綠燈，左轉(zhuǎn)信號為紅燈，機動車直行車道進入左轉(zhuǎn)行為，如上圖②。3） 右轉(zhuǎn)信號為綠燈，直行信號為紅燈，機動車右轉(zhuǎn)車道進入直行行為，如上圖③。4） 機動車右轉(zhuǎn)渠化車道進入，繞行直行行為，如上圖④。以上違法行為通過二個位置的圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機動車交通違法行為過程。7.1.2車輛逆行違法行為系統(tǒng)對車輛行駛軌跡進行跟蹤，當車輛行駛方向與車道規(guī)定行駛方向不同時，自動記錄兩張車輛圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機動車交通違法行為過程。如圖三所示的車輛逆行違法行為。

I圖三車輛逆行違法行為圖四車輛壓線越線違法行為7.1.3車輛壓線越線違法行為系統(tǒng)能夠自動記錄車輛壓越車道分割實線行為，自動記錄兩張車輛圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機動車壓越實線交通違法行為過程。如圖四所示。IIIIIIII1IIII如了描I圖三車輛逆行違法行為圖四車輛壓線越線違法行為7.1.3車輛壓線越線違法行為系統(tǒng)能夠自動記錄車輛壓越車道分割實線行為，自動記錄兩張車輛圖片及一段高清視頻錄像可以清晰反映機動車壓越實線交通違法行為過程。如圖四所示。IIIIIIII1IIII如了描it為便.售田中耐星化與帝捋軍道冋時評機7.2車輛抓拍和車牌識別功能對通過路口的每一輛車進行檢測及抓拍，自動記錄車輛速度、車如圖五所示。型、通過時間、車道、方向和識別車牌，具有卡口功能。如圖五所示。IhmITTHT r,ilwiiv^hwani-*無■冠6?卩■?■￡：—MUt* 冊再序UrIT訊Oiti1ShA-LA-llIIQIA*ilW?5W1>H>Il山MlMUt* 冊再序UrIT訊Oiti1ShA-LA-llIIQIA*ilW?5W1>H>Il山Ml■■3WQ-IP-Il幵敦眄FM40-閃■仃出-I?rilfl'IDilll>4l1C>Ixrp-to-gi].bvil3IID-IIH1I、邨*11SMUICniT?l?XMD-ID-|1If-m1IMD-LD-ithdim*卅 I*皿g5ItlA3Ifr1111超HI?削????下!.■*nr^上_mUBftttwKSJ3*^F」?。 號〒竺互I 7?『1fc]圖五路口通行車輛車牌識別7.3交通流信息米集對每一通過路口的車輛實時檢測車型、車速、占有率等信息，女口圖六所示。cr^tt■??上tijfflfrbnj■]|Icr^tt■??上tijfflfrbnj■]|I9tijVA口Wl.NM■■f'i 醴■! ij」 ?l ■*gl?!■圖六流量檢測信息可按入口每一車道統(tǒng)計平均車速、平均路口穿越時間、平均占有率、小車流量、大車流量、平均車頭時距、高峰小時流量等。如圖七所示。圖七按車道統(tǒng)計交通流量7.4交通事件檢測nWrriHFIIMfl LUI0ETFrtKBJ!lB_EU?raTLAMIIEI■flgl?!■圖六流量檢測信息可按入口每一車道統(tǒng)計平均車速、平均路口穿越時間、平均占有率、小車流量、大車流量、平均車頭時距、高峰小時流量等。如圖七所示。圖七按車道統(tǒng)計交通流量7.4交通事件檢測nWrriHFIIMfl LUI0ETFrtKBJ!lB_EU?raTLAMIIEI■fl■■hci.li.jjpcsMt.WhHflfii- ■■■I■■ >d34-?iHF, B■- liKWW?i"IE5KUimp!■!酉能袞IS網(wǎng)St#tl-lflMiVI4"WBpig通過“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”可以對路口的交通事件進行檢測，主要包括：路口擁堵、交通事故、拋灑物等。對每一起事件，“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”都會對其進行高清錄像，幀率為12.5幀，壓縮格式為H.264,如下圖八所示。圖八路口交通事件檢測高清錄像對于檢測到的交通事件，系統(tǒng)都會主動報警，通知用戶對路口事件進行處理。7.5高清監(jiān)控“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”的高清監(jiān)控功能每路視頻同時支持高清和標清雙碼流傳輸，支持組播傳輸方式。多個用戶可以同時察看同一路高清視頻。標清視頻傳輸至中心后，可以通過編碼器接入現(xiàn)有的視頻矩陣系統(tǒng)。系統(tǒng)支持每一路高清視頻流進行錄像，也支持用戶對高清視頻錄像的察看。

7.6交通設(shè)施檢測7.6.1信號燈色視頻檢測“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”通過視頻圖像分析技術(shù)，系統(tǒng)自動對路口每個信號燈的燈色進行檢測，自動判別當前各車道對應(yīng)的信號燈狀態(tài)，當車輛在紅燈狀態(tài)繼續(xù)行駛時，輸出信號，由高清相機進行抓拍。7.6.2信號燈故障檢測及報警系統(tǒng)根據(jù)信號燈色檢測結(jié)果，自動進行故障判別。主要判別信號燈綠沖突、信號燈全滅、某一信號燈熄滅等。檢測到信號燈故障后，自動報警至指揮中心，由管理人員進行確認。如圖九所示。 a正常正常圖九視頻實時檢測信號燈狀態(tài)并故障報警7.6.3路口交通設(shè)施圖片獲取通過圖像算法，系統(tǒng)自動消除機動車、非機動車、行人等干擾，獲取路口交通設(shè)施圖片，包括路面標志、標線、信號燈和桿件等。用

戶可以根據(jù)圖片對交通設(shè)施進行狀況進行判別，定量分析設(shè)施老化情況。如圖十所示?！觥鯯lflwWIIHH圖十路口交通設(shè)施情況7.7路口通行能力評估7.7.1交通流量統(tǒng)計“路口高清視頻綜合監(jiān)測系統(tǒng)”通過對路口交通流量的統(tǒng)計，反映路口實際通行能力，獲取路口實際交通流需求信息，為信號配時奠定基礎(chǔ)。如圖^一所示為路口日小時流量報表。圖^一路口日小時流量報表圖^一路口日小時流量報表7.7.2信號燈控制效率評估“路口高清視頻