□ 文/方羽

交通信息采集攝像機(jī)輔力交通管理智能化

□ 文/方羽

視頻交通流數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以幫我們從采集斷面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向采集交通狀態(tài)特征信息，就好比給交通信息系統(tǒng)加上了“眼睛”。

視頻車輛檢測(cè)器的缺點(diǎn)是，易受到能見度、照明條件的影響，對(duì)于惡劣天氣、無(wú)光環(huán)境一般的視頻車輛檢測(cè)器檢測(cè)精度大大降低。

精確數(shù)據(jù)對(duì)交通管理有著至關(guān)重要的作用，步入數(shù)據(jù)時(shí)代，通過(guò)精確數(shù)據(jù)采集反饋是交通管理系統(tǒng)的發(fā)展方向，沒有精確數(shù)據(jù)根本無(wú)從談智能管理、控制。

交通管理中，交通流數(shù)據(jù)被用于實(shí)時(shí)信號(hào)控制、道路通行狀態(tài)評(píng)估以及交通態(tài)勢(shì)研判等應(yīng)用，交通流數(shù)據(jù)是交通大數(shù)據(jù)的重要組成部分。

交通流數(shù)據(jù)的采集有多種方式，通常包括車輛檢測(cè)器采集（包括視頻、線圈、微波、地磁等不同原理的檢測(cè)器）、GPS位置定位采集以及現(xiàn)在很熱的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集等采集方式。一般認(rèn)為GPS位置定位以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)都是通過(guò)樣本數(shù)據(jù)間接評(píng)估交通流的非精確數(shù)據(jù)，而檢測(cè)器方式是采集全體數(shù)據(jù)的精確數(shù)據(jù)，這兩類數(shù)據(jù)我們根據(jù)不同的應(yīng)用需要會(huì)結(jié)合使用。

多種檢測(cè)方式的比較

提到視頻車輛檢測(cè)器，交通行業(yè)同仁應(yīng)該都比較清楚，所謂視頻車輛檢測(cè)器器就是指采用視頻圖像處理技術(shù)對(duì)道路車輛動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行采集處理，能夠檢測(cè)并輸出目標(biāo)區(qū)域的車流量、平均速度、時(shí)間占有率等道路車輛信息的檢測(cè)設(shè)備。

視頻交通流檢測(cè)技術(shù)是一個(gè)成熟的技術(shù)，有完整的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 24726《視頻車輛檢測(cè)器》，已經(jīng)在交通行業(yè)應(yīng)用了很多年。但是綜合多年的應(yīng)用來(lái)看，視頻作為交通流的檢測(cè)方式應(yīng)用的并不廣泛。我們看到在實(shí)時(shí)信號(hào)控制中大多采用感應(yīng)線圈檢測(cè)方式，在交通信息采集系統(tǒng)中線圈、微波檢測(cè)方式應(yīng)用的較多，視頻檢測(cè)方式應(yīng)用較少。

具體比較幾種檢測(cè)方式的優(yōu)劣：

線圈

線圈車輛檢測(cè)器是應(yīng)用最為廣泛的檢測(cè)器，其工作原理是在道路埋設(shè)地感線圈，當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)地感線圈，根據(jù)線圈電感量變化進(jìn)行信息采集和計(jì)算。線圈車輛檢測(cè)器具備低成本、高可靠性、高檢測(cè)精度的優(yōu)勢(shì)。

線圈車輛檢測(cè)器存在缺點(diǎn)是：1、自身壽命和可靠性問(wèn)題，由于線圈埋設(shè)方式，易被大車壓壞，其埋設(shè)時(shí)產(chǎn)生的切縫也加劇了此類問(wèn)題。2、安裝維護(hù)影響交通，線圈的安裝維護(hù)需中斷交通，路面的重新鋪設(shè)都要更換線圈，費(fèi)用也較高。3、影響道路使用壽命，前面提到的安裝切縫也會(huì)對(duì)道路壽命產(chǎn)生影響。4、對(duì)于車輛擁堵區(qū)域檢測(cè)精度低。

線圈車檢器有其優(yōu)勢(shì)，但是其劣勢(shì)也較為明顯，多年項(xiàng)目實(shí)施下來(lái)，維護(hù)量大，對(duì)道路壽命的影響使得用戶對(duì)線圈檢測(cè)方式越來(lái)越難以接受。

微波

微波車輛檢測(cè)器是安裝于路側(cè)，通過(guò)向道路發(fā)射連續(xù)電磁波，根據(jù)回波檢測(cè)計(jì)算交通信息。相對(duì)于線圈車輛檢測(cè)器，他是一種非接觸式檢測(cè)設(shè)備，具備安裝簡(jiǎn)單、可靈活部署、檢測(cè)精度高，不影響道路壽命的優(yōu)勢(shì)。

微波車輛檢測(cè)器的缺點(diǎn)是1、不可檢測(cè)停駛車輛，車輛擁堵時(shí)不可用。2、易受到大車遮擋，降低檢測(cè)精度。3、調(diào)試?yán)щy，安裝要求離最近車道有一定距離。

視頻

視頻車輛檢測(cè)器也是一種非接觸式檢測(cè)設(shè)備，安裝維護(hù)不影響道路。其具備視頻車輛檢測(cè)器具備安裝方便、易維護(hù)，可提供視頻圖像用于可視化管理，可直觀驗(yàn)證交通信息的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)可進(jìn)行全區(qū)域信息采集，采集信息量大，不僅可檢測(cè)流量、占有率、平均速度，還可檢測(cè)排隊(duì)長(zhǎng)度、擁堵程度等信息。

視頻車輛檢測(cè)器的缺點(diǎn)是，易受到能見度、照明條件的影響，對(duì)于惡劣天氣、無(wú)光環(huán)境一般的視頻車輛檢測(cè)器檢測(cè)精度大大降低。

綜合比較主流的各種車輛檢測(cè)器，接觸式的檢測(cè)設(shè)備如線圈檢測(cè)器其實(shí)存在著較大的維護(hù)問(wèn)題，雖然設(shè)備成本低，但維護(hù)成本不低。為什么線圈車輛檢測(cè)器仍然是最廣泛使用的設(shè)備？究其原因，個(gè)人認(rèn)為一方面是確實(shí)有高檢測(cè)可靠性優(yōu)勢(shì)，而且建設(shè)成本低；另一方面以往的整體系統(tǒng)應(yīng)用較為簡(jiǎn)單，交通流信息采集儀斷面流量為主，線圈、微波等車輛檢測(cè)器采集的信息種類可以滿足系統(tǒng)使用要求，視頻檢測(cè)的大信息量?jī)?yōu)勢(shì)無(wú)法在整體系統(tǒng)應(yīng)用上落地。

交通信息化產(chǎn)品之創(chuàng)新

近年來(lái)隨著全國(guó)范圍交通擁堵問(wèn)題的加劇，交通管理要求在不斷提高，大華股份在交通信息化系統(tǒng)的開發(fā)上不斷創(chuàng)新，傳統(tǒng)的交通流信息已經(jīng)不能滿足改善交通擁堵的需求，大華股份依靠視頻分析技術(shù)、圖像處理技術(shù)、攝像機(jī)硬件技術(shù)的積累，創(chuàng)新推出星光級(jí)一體化高清交通信息采集攝像機(jī)，并應(yīng)用于交通綜合管控系統(tǒng)。

大華交通信息采集攝像機(jī)相對(duì)于傳統(tǒng)的視頻車輛檢測(cè)器在硬件、軟件上均有所創(chuàng)新，相對(duì)于傳統(tǒng)視頻車輛檢測(cè)器有很大的改進(jìn)。

硬件創(chuàng)新

大華交通信息采集攝像機(jī)采用一體化設(shè)計(jì)，相機(jī)內(nèi)置多種智能算法，支持多種交通信息檢測(cè)類型，包括實(shí)時(shí)流量、周期流量、排隊(duì)長(zhǎng)度、擁堵情況、平均速度、占有率、車頭時(shí)距等交通狀態(tài)特征信息。市面上傳統(tǒng)的視頻車輛檢測(cè)器一般是后端檢測(cè)，在數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性上不如前端采集，不能應(yīng)用于實(shí)時(shí)信號(hào)控制系統(tǒng)。

大華交通信息采集攝像機(jī)采用了SONY星光級(jí)高清圖像傳感器，采用星光級(jí)傳感器有效的規(guī)避了照明條件對(duì)視頻檢測(cè)設(shè)備的影響，即使無(wú)關(guān)的夜晚也能保證較高的識(shí)別精度。在清晰度方面也達(dá)到了百萬(wàn)像素，現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)的視頻車輛檢測(cè)器可以給用戶提供更清晰直觀的視頻圖像。

視頻檢測(cè)方式對(duì)圖像質(zhì)量有較高的要求，在視頻圖像質(zhì)量方面，大華交通信息采集攝像機(jī)內(nèi)置專用的圖像處理模塊，加載自主研發(fā)的圖像處理算法，支持視頻透霧，在圖像質(zhì)量，交通信息識(shí)別上更具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)設(shè)備配置了P-Iris自動(dòng)光圈鏡頭，為用戶提供更高的細(xì)節(jié)呈現(xiàn)。

軟件創(chuàng)新

作為交通信息采集設(shè)備，識(shí)別精度是設(shè)備的核心，大華股份在提高設(shè)備識(shí)別精度方面也做了創(chuàng)新。傳統(tǒng)的視頻車輛檢測(cè)器采用基于背景差分法的背景建模算法，在視頻畫面內(nèi)設(shè)置檢測(cè)區(qū)域、虛擬線圈，根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體是否經(jīng)過(guò)檢測(cè)線計(jì)算流量同時(shí)間接測(cè)算排隊(duì)長(zhǎng)度等信息。而大華交通信息采集相機(jī)基于深度學(xué)習(xí)算法，可直接根據(jù)車輛模型，根據(jù)場(chǎng)景內(nèi)存在車輛存在情況直接計(jì)算流量以及排隊(duì)長(zhǎng)度等全檢測(cè)區(qū)域的交通信息，檢測(cè)準(zhǔn)確率更高。

大華交通信息采集攝像機(jī)對(duì)各種天氣、環(huán)境影響都有過(guò)濾算法，可支持全天候檢測(cè)，對(duì)于一般天氣影響都可以規(guī)避，在雨雪霧天氣下也有較高的檢測(cè)精度。但是受限視頻檢測(cè)原理在惡劣天氣下檢測(cè)精度仍會(huì)有所下降，針對(duì)該問(wèn)題，大華交通信息采集攝像機(jī)內(nèi)置了能見度檢測(cè)算法，對(duì)于極端惡劣天氣造成的識(shí)別準(zhǔn)確率下降，可根據(jù)能見度檢測(cè)信息，實(shí)時(shí)提供交通信息可信度指標(biāo)，輔助系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

▲交通信息采集攝像機(jī)檢測(cè)區(qū)域示意

基于交通信息采集之應(yīng)用創(chuàng)新

在系統(tǒng)應(yīng)用方面，傳統(tǒng)的交通流數(shù)據(jù)的采集通常是使用線圈采集交通斷面流量數(shù)據(jù)，僅僅是斷面流量信息在交通數(shù)據(jù)分析中的作用是有限的。通過(guò)部署多組線圈也可以間接測(cè)算出排隊(duì)長(zhǎng)度、擁堵程度等數(shù)據(jù)，這樣的部署測(cè)算因?yàn)槠鋽嗝娌杉臋z測(cè)原理，必定是存在盲區(qū)的，對(duì)道路交通運(yùn)行狀態(tài)不能直觀展現(xiàn)出來(lái)，這樣間接測(cè)算的數(shù)據(jù)就不如視頻全區(qū)域檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)的直觀和準(zhǔn)確。視頻交通流數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以幫我們從采集斷面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向采集交通狀態(tài)特征信息，就好比給系統(tǒng)加上了“眼睛”。

大華交通綜合管控系統(tǒng)包含了交通信息采集子系統(tǒng)、交通信息誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)、交通信號(hào)控制子系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。在交通信息采集子系統(tǒng)中通過(guò)交通信息采集攝像機(jī)采集交通狀態(tài)特征信息，直觀的給出道路飽和度、道路擁堵程度，通過(guò)交通信息發(fā)布子系統(tǒng)發(fā)布更準(zhǔn)確的道路情況。而在交通信號(hào)控制子系統(tǒng)，我們更是突破傳統(tǒng)思路，創(chuàng)新的推出實(shí)時(shí)信號(hào)控制、自適應(yīng)可變車道控制、路口中心擁堵檢測(cè)等應(yīng)用。

實(shí)時(shí)信號(hào)控制是基于視頻檢測(cè)提供的交通狀態(tài)特征數(shù)據(jù)，根據(jù)道路的動(dòng)態(tài)特征變化驅(qū)動(dòng)相位放行綠燈時(shí)間實(shí)時(shí)調(diào)整，從而提高道路利用率，減少綠燈空放的情況。直觀的來(lái)看就是停車次數(shù)減少、通行速度提高。

結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際應(yīng)用中，我們也經(jīng)常碰到有些路口在不同時(shí)間段，不同方向的流量變化差異比較大，通常會(huì)采用可變車道來(lái)部署這類路口。那么我們?cè)诰邆涓S富、準(zhǔn)確的交通狀態(tài)特征數(shù)據(jù)后，針對(duì)可變車道也可以做自適應(yīng)調(diào)整。如果說(shuō)相位放行綠燈時(shí)間的調(diào)整是對(duì)時(shí)間維度的優(yōu)化，那么可變車道的自適應(yīng)控制就是對(duì)空間維度的優(yōu)化。我們可以同時(shí)分析排隊(duì)長(zhǎng)度和路口車頭時(shí)距，來(lái)對(duì)可變車道的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用中不僅僅是數(shù)據(jù)要求，控制策略上還有更細(xì)節(jié)的考慮，比如車道變化時(shí)間下限值等設(shè)置。

交通信息采集攝像機(jī)還可靈活部署，針對(duì)道路路口中心檢測(cè)中心擁堵，根據(jù)路口中心擁堵情況自動(dòng)采取擁堵報(bào)警，路口禁止通行等策略。

整體來(lái)看，精確數(shù)據(jù)對(duì)交通管理有著至關(guān)重要的作用，步入數(shù)據(jù)時(shí)代，通過(guò)精確數(shù)據(jù)采集反饋是交通管理系統(tǒng)的發(fā)展方向，沒有精確數(shù)據(jù)根本無(wú)從談智能管理、控制。視頻檢測(cè)能夠給交通管理帶來(lái)豐富的精確數(shù)據(jù)，必定在交通管理中占據(jù)主要地位。

作者單位：浙江大華技術(shù)股份有限公司