陳 征

智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)和管理中運用分析

陳 征

陳 征 王 飛 項 煜

河南省高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控收費通信服務(wù)有限公司

引言

伴隨著高速公路路網(wǎng)的逐步建成，近年來在高速公路運營管理過程中出現(xiàn)的問題越來越多，而隨著技術(shù)的高速發(fā)展，智能視頻分析技術(shù)被應(yīng)用到了高速公路建設(shè)和管理中，這對提高高速公路管理水平有著重要作用。首先對智能分析技術(shù)原理進(jìn)行了分析，其次對我國高速公路管理現(xiàn)象進(jìn)行了分析，然后對智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行了介紹，最后對存在的問題和解決措施進(jìn)行了闡述，希望對相關(guān)工作人員能夠有所幫助。

交通行業(yè)的快速發(fā)展，在高速公路上行駛的汽車逐漸增多，傳統(tǒng)的管理方法已經(jīng)無法使高速公路高效的服務(wù)社會。智能化管理則在高速公路管理過程中起到的作用則越來越明顯。在高速公路管理中，對智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用可以提高高速公路管理水平。近幾年，我國高速公路上的車流量增加迅猛，這對智能分析技術(shù)是一個新的挑戰(zhàn)，高速公路管理難度大主要是由于高速公路上車流量大、車速快以及惡劣天氣等情況引起的，而智能視頻分析技術(shù)在高速公路管理中的應(yīng)用，對高速公路管理有著巨大作用，因此對智能視頻技術(shù)進(jìn)行分析意義重大。

智能視頻分析技術(shù)

視頻監(jiān)控技術(shù)是智能視頻分析技術(shù)出現(xiàn)的基礎(chǔ)，智能視頻分析技術(shù)則是智能監(jiān)控發(fā)展到一定水平的必然產(chǎn)物，利用智能視頻分析技術(shù)可以合理的解決因為監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)過于龐大而產(chǎn)生的冗余問題。通常來說，智能視頻分析技術(shù)可以分為兩類：第一類，主要以背景模型作為整個分析的技術(shù)，主要是對周邊環(huán)境行為的分析。第二類，以特征為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，主要包括內(nèi)容有：人臉、車牌等。行為分析基礎(chǔ)在于對目標(biāo)進(jìn)行識別和以運動作為背景進(jìn)行建模。簡而言之，就是以相對靜止的物體作為參照物找到活動目標(biāo)，在最初階段人們對智能視頻分析技術(shù)的認(rèn)知具有一定局限性，同時廠家在宣傳過程中為了產(chǎn)品的銷售在無形中對智能視頻分析技術(shù)進(jìn)行了擴(kuò)大，從而導(dǎo)致了許多用戶對智能視頻分析作用產(chǎn)生了過高期望，甚至少數(shù)人，認(rèn)為智能視頻分析可以像人的大腦一樣進(jìn)行思維。與此同時，部分廠商也對使用者的專業(yè)能力評估過高，很多演示需要在苛刻的場景下實現(xiàn)；此外部分專業(yè)能力較高的使用人員在設(shè)備使用過程中需要依據(jù)天氣情況，針對不同的管線狀態(tài)對參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，這些都加大了產(chǎn)品的使用難度。

智能視頻分析系統(tǒng)在實際應(yīng)用中需要利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、無線技術(shù)、視頻技術(shù)將高速公路建設(shè)和管理進(jìn)行緊密結(jié)合，并且將獲取的圖像、聲音等數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、分析數(shù)據(jù)、調(diào)度指揮的一個管理平臺。依據(jù)圖像聲音等數(shù)據(jù)對于高速公路建設(shè)過程中進(jìn)行全范圍監(jiān)控，實現(xiàn)對工程建設(shè)管理的智能化、科學(xué)化、信息化。

智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)與管理中的應(yīng)用

智能交通的一項最基礎(chǔ)的功能就是對高速公路上的車牌進(jìn)行識別，識別車牌技術(shù)目前已經(jīng)十分成熟，車牌識別技術(shù)也是高速公路系統(tǒng)中車輛查詢和車輛跟蹤的重要組成部分，識別系統(tǒng)在工作中以處理圖像作為主要的理論技術(shù)，通過數(shù)碼相機(jī)對包含車牌的圖像進(jìn)行采集，然后通過處理圖像技術(shù)，對車牌進(jìn)行提取并識別，從而實現(xiàn)自動識別車牌的目的。通過自動識別技術(shù)提取車牌信息后，再將識別的信息傳送給后續(xù)處理軟件，實現(xiàn)對車輛的統(tǒng)一控制和管理。圖1是識別車牌的工作流程圖。

識別車牌系統(tǒng)

圖1 識別車牌流程圖

交通狀態(tài)檢測

當(dāng)高速公路上出行擁堵時，系統(tǒng)在工作過程中首先檢測到車輛排隊，車速降低，結(jié)合外場設(shè)備收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以通過文字信息體現(xiàn)或語音播讀等形式報警，此時收到報警的監(jiān)控管理中心的工作人員可以對交通出現(xiàn)的堵塞情況進(jìn)行合理的疏導(dǎo)。并通過信息發(fā)布和服務(wù)平臺對外發(fā)布及時路況信息。同時交通管理人員可以對出現(xiàn)交通擁堵的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并對統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行合理分析，分析結(jié)果可以作為交通管理的主要依據(jù)，從而使交通管理由傳統(tǒng)的被動形式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃庸芾砟Ｊ?，使交通變得更加暢通，為交通管理提供更有利的支持。同時將交通狀態(tài)檢測系統(tǒng)與交通誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)動，當(dāng)有突發(fā)事件發(fā)生時，可以利用誘導(dǎo)系統(tǒng)將交通情況進(jìn)行發(fā)布，市交通管理變得更加智能化，同時也提高了交通的順暢性，使管理變得更加便捷。

事件檢測

在高速公路上需要檢測的交通事項主要有以下內(nèi)容：車輛是否超速、車輛行駛與停止、是否存在逆行車輛、交通擁堵狀況、是否發(fā)生火災(zāi)、煙霧情況等。同時需要對高速公路上的車流量、車速、車輛將的間距、車輛隊列長度等情況進(jìn)行實時測量。在高速公路上一旦發(fā)生交通事故，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在第一時間報警，并對出現(xiàn)事故的交通路通進(jìn)行錄像，為高速管理管理和合理運行提供有力的技術(shù)支持。在對隧道進(jìn)行監(jiān)控時，事件檢測系統(tǒng)需要對煙霧情況進(jìn)行重點檢測，如果煙霧情況超過了警報線，應(yīng)當(dāng)立即報警，系統(tǒng)要及時啟動應(yīng)急方案，對高速公路的照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)進(jìn)行及時指揮，自動采集監(jiān)控信息，利用智能視頻分析技術(shù)對采集的信息進(jìn)行合理分析，并通過判斷后對結(jié)果進(jìn)行輸出。

受技術(shù)原因限制，現(xiàn)有的許多系統(tǒng)中圖像清晰度并不能滿足實際需求。因此，在工作工程中很難通過圖像準(zhǔn)確的看清過往車輛的細(xì)部特征和車輛號碼，特別是在長大隧道、大型橋梁、收費站、大型立交橋、服務(wù)器等交通事故多發(fā)地點，錄像清晰度，很難達(dá)到監(jiān)控目標(biāo)，這給高速公路管理帶來了很大困難，加大了管理難度。

智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)與管理應(yīng)用中存在的問題

視頻圖像清晰度無法滿足需求

左右測試子系統(tǒng)的自動切換。精度校準(zhǔn)或校驗成功后，智能測試控制中心通過管理裝置控制氣閥全部退去裝置的測試把座，并將裝置從測試區(qū)推出到放置區(qū)。同時ITCC判斷右側(cè)放置區(qū)是否有裝置存在，如存在，ITCC驅(qū)動掃描儀進(jìn)行掃描裝置條碼，并啟動右側(cè)測試區(qū)裝置的自動測試。等到右側(cè)測試區(qū)測試完畢，智能測試控制中心判斷左側(cè)測試區(qū)是否有裝置存在，如存在則啟動新一輪測試。

P2主要與注意資源的分配及對刺激的加工分析有關(guān)[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，在由新異刺激誘發(fā)的P2波幅上，術(shù)后化療前組低于化療組和健康對照組，說明該組患者對分心刺激的抑制不夠，從而可能減少對靶刺激的注意資源的投入。

“你應(yīng)該向大阪總領(lǐng)館說聲道歉！”9月13日，徐靜波在其公眾號上推送這篇文章時，距離關(guān)西機(jī)場撤離事件已過去一周有余。

容易受自然光線和天氣影響

目前在我國多數(shù)高速中使用的視頻分析技術(shù)應(yīng)用的都是利用相機(jī)對信號進(jìn)行提取，相機(jī)在成相中會受到自然光線和天氣影響，例如，在交通事件檢測系統(tǒng)中在霧天，檢測距離將會明顯縮短。而相機(jī)對圖像的采集也會受到天氣和自然光線影響。

提高交通事件監(jiān)測

混合視頻監(jiān)控的應(yīng)用

在多年的高速公路管理中，6F測速儀一直都被應(yīng)用到事故多發(fā)區(qū)，主要用于治理超速現(xiàn)象，實踐經(jīng)驗證明也取得了不錯的成果。但隨著，6F測試儀應(yīng)用時間的增長，許多駕駛員通過各種途徑都了解6F測速儀的工作原理，并且掌握了儀器安裝位置，導(dǎo)致許多監(jiān)視員在駕駛過程中在駕駛過程中會在接近6F測速儀時提前進(jìn)行剎車減速，以緩慢的速度通過6F測速儀捕捉法，然后在加速行駛，這使6F測速儀的應(yīng)用效果大打折扣，這也是單點測試的最大弊端。

①適用于經(jīng)產(chǎn)科醫(yī)生同意，無產(chǎn)科并發(fā)癥、骨科手術(shù)史者；有流產(chǎn)史、早產(chǎn)史或懷孕困難者，不宜參與孕期普拉提訓(xùn)練。②孕婦孕16周開始在專業(yè)孕期普拉提教練指導(dǎo)下進(jìn)行孕期普拉提鍛煉，練習(xí)前1 h避免進(jìn)食，練習(xí)前排空膀胱。③孕婦著裝宜寬松舒適，鞋要合腳輕便；備好運動墊或厚毛巾；運動中及時補充水分；注意保暖，以免著涼。④練習(xí)過程中有任何不適立即停止并及時告知工作人員。⑤孕婦普拉提訓(xùn)練結(jié)束1 h后再沐浴或進(jìn)食。⑥保持良好的呼吸方式，呼吸時機(jī)正確，切忌憋氣。

無法消除誤報

例如運動目標(biāo)識別中的背景建模技術(shù)，在對漏報數(shù)量進(jìn)行控制的同時，還無法對完全消除誤報。在以目標(biāo)識別為技術(shù)基礎(chǔ)的周界防范產(chǎn)品中，誤報數(shù)量一直以來都是反應(yīng)商品質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。在實際應(yīng)用中，誤報數(shù)量主要是因為實際運用情況和背景模型之間存在差距產(chǎn)生的。也就是說子系統(tǒng)中存在的模型的適應(yīng)力越強(qiáng)，那么產(chǎn)生的誤報數(shù)量也就會越少，而對技術(shù)的要求也就越高。

解決對策

單點測速

監(jiān)控軟件基于微軟WPF技術(shù)采用C#語言進(jìn)行實現(xiàn)，包括用戶登錄、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)顯示等模塊，具有環(huán)境參數(shù)顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢，環(huán)境參數(shù)閾值設(shè)定，異常報警等功能。

在高速公路監(jiān)控中使用的視頻監(jiān)控設(shè)備由高清視頻和標(biāo)清視屏兩部分組成。通常情況下，高清視頻結(jié)構(gòu)為DVI或HDMI，標(biāo)清視頻接口為BNC。通過視頻綜合平臺可以通過手動對視頻的清晰度進(jìn)行切換，混合視頻交換、自動輪巡等。通過視頻綜合平臺，可以實現(xiàn)模擬視頻通過視頻光端機(jī)接入的方式，實現(xiàn)同用戶自行建立的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對用戶已發(fā)生投資的保護(hù)。

在交通管理過程中，可以將交通事件監(jiān)測器分段布置在需要檢測的路段中，對路面的視頻錄像進(jìn)行實時分析，在檢測過程中主要對路段中逆向行駛現(xiàn)象和拋灑物進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測內(nèi)容出現(xiàn)故障時，應(yīng)當(dāng)及時發(fā)出報警信號，并且應(yīng)當(dāng)同前端的可變信息情報板平進(jìn)行聯(lián)動，將檢測信息公布在可變信息情報板上，對駕駛員進(jìn)行警告。同時應(yīng)當(dāng)將獲取的交通參數(shù)發(fā)送給一級軟件平臺，軟件平臺會依據(jù)統(tǒng)計結(jié)果對整條高速公路的車速、車流量、占道率進(jìn)行合理分析，為優(yōu)化交通、確保高速公路車輛安全形勢提供有力的技術(shù)支持。

這種蕭散空靈，含蓄內(nèi)斂的小楷特點并不是呆滯的含蓄，而是帶有一種拙而有趣的字態(tài)，王世貞曾評王寵書法：“雖結(jié)法小疏，而天骨爛然姿態(tài)橫生”[2]。這種拙趣主要受明中期刻貼的影響，整幅作品筆畫應(yīng)勢而變，或端或長，筆畫之間的短處無不體現(xiàn)這種拙趣。

學(xué)正是元朝儒學(xué)設(shè)置的教官。據(jù)《元史》卷九一《百官志七》：“儒學(xué)教授一員，秩九品。諸路各設(shè)一員，及學(xué)正一員、學(xué)錄一員。其散府、上中州，亦設(shè)教授一員，下州設(shè)學(xué)正一員?！?[注]《元史》，中華書局點校本，北京，1976年，第2316頁。李逸友先生根據(jù)黑城出土F 234: W 10號文書推測，亦集乃路儒學(xué)設(shè)有學(xué)正。[注]前引李逸友編著《黑城出土文書(漢文文書卷)》，第48頁。從這件文書來看，這是確鑿無疑的。路儒學(xué)教授為九品，授官文書用中書省頒發(fā)的敕牒，故稱“敕受亦集乃路儒學(xué)教授”。這件文書是亦集乃路儒學(xué)教授向上級機(jī)構(gòu)報告路學(xué)學(xué)正到任的呈文。

測速儀的安裝

測試儀在高速公路管理中的應(yīng)用對高速公路管理有著這巨大意義，然而隨著其使用時間的增長，卻給高速公路管理帶來了不良影響，這主要是因為測速儀的工作原理被更多的駕駛員掌握以及測速儀的地點被駕駛員掌握造成的。因此，為了解決單點測速儀在實際工作中產(chǎn)生的弊端，應(yīng)當(dāng)增加高速公路測速儀的數(shù)量，同時應(yīng)當(dāng)盡量將測速儀安裝在更加隱蔽的位置，讓駕駛員無法掌握測速儀地點，同時在實際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)在工作條件允許的情況下，定期更改測速儀位置。

2.3.5 攪拌速率 攪拌速率會引起溶液反應(yīng)濃度差而導(dǎo)致質(zhì)子化轉(zhuǎn)移，同時也能減少局部溫度過高降低重排幾率。一般不會影響合成的產(chǎn)率，但會使反應(yīng)得到產(chǎn)品外觀和整體性能有所差異。實驗長鏈烯基A和有機(jī)胺B比例為1∶1.2，反應(yīng)溫度控制在25℃，反應(yīng)時間6h，催化劑比例為0.25%，實驗結(jié)果見圖7。

分布式存儲

高速公路監(jiān)控中會形成大量的存儲信息，因此數(shù)據(jù)存儲也是高速管理中面臨的一個難題。在數(shù)據(jù)存儲上采取IP SAN分布式集中存儲策略。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲、管理，同時可以在高清視頻和標(biāo)清視頻調(diào)度上也實行統(tǒng)一管理，避免數(shù)據(jù)丟失。路段監(jiān)控分中心保存錄像，省級路網(wǎng)監(jiān)控運營中心通過網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)控分中心錄像進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用.此外，伴隨著骨干通信網(wǎng)的升級改造完成，可利用云存儲技術(shù)，將路段監(jiān)控分中心的監(jiān)控視頻實時上傳至省級路網(wǎng)監(jiān)控運營中心，實現(xiàn)整個監(jiān)控視頻的資源共享，確保了信息調(diào)用的快速和安全，從而實現(xiàn)了跨級跨區(qū)信息貢獻(xiàn)和視頻調(diào)用。

降低天氣和光線對設(shè)備的影響

安防管理平臺軟件的發(fā)展歷史是隨著網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程呈現(xiàn)爆發(fā)性增長。將傳統(tǒng)的視頻信息通過IP方式進(jìn)行互聯(lián)互通，使得原先分離的信息孤島連接起來，形成視頻數(shù)據(jù)的資源池，與其他業(yè)務(wù)信息融合貫通，才使得安防管理平臺煥發(fā)出更具價值的生命力。但移動互聯(lián)網(wǎng)和高清視頻的快速應(yīng)用和發(fā)展，縮短了安防管理平臺進(jìn)行普及推廣和市場積淀的過程，使得兩極化成為未來的發(fā)展趨勢。

天氣和光線是人們無法改變的自然情況，因此要想降低兩者對設(shè)備的影響，就必須要提高設(shè)備的性能。加大對監(jiān)控設(shè)備的研究，提高在高速公路中使用的監(jiān)控設(shè)備的性能，從而實現(xiàn)在強(qiáng)光、弱光、霧霾等惡劣天氣下的圖像采集。

目前智能視頻分析技術(shù)在高速公路建設(shè)與管理上得到了廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：識別車牌系統(tǒng)、交通狀態(tài)檢測、事件檢測。其中識別車牌系統(tǒng)在高速公路管理中的應(yīng)用取代了人工錄入，不僅減少了工作中的勞動量，同時也減少了工作誤差；交通狀態(tài)檢測和事件檢測也提高了管理效率。視頻車輛監(jiān)測系統(tǒng)、微波雷達(dá)車檢系統(tǒng)、線圈車檢系統(tǒng)和光柵車輛監(jiān)測系統(tǒng)成為我國車輛監(jiān)測系統(tǒng)主要的車輛監(jiān)測方式，目前也已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了高速公路管理中，從實際情況來看，也取得了不錯的效果。

結(jié)束語

近年來，隨著智能視頻分析技術(shù)的日益成熟，其在高速公路中起到的作用也越來越大。雖然，在最初階段職能視頻分析產(chǎn)品在發(fā)展過程中遇到了許多問題，但隨著計算機(jī)技術(shù)的逐漸成熟，科技的發(fā)展，產(chǎn)品得到了不斷更新，智能視頻分析技術(shù)在高速管理中的應(yīng)用取得巨大的成功，同時相信在不久的將來，智能視頻分析技術(shù)也將會被應(yīng)用到更多領(lǐng)域中。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.024