視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)在高速公路的應(yīng)用

黎兆勇

高速公路運(yùn)行管理中，視頻事件檢測(cè)非常關(guān)鍵，直接影響著高速公路的整體運(yùn)行安全。文章結(jié)合崇靖高速公路工程實(shí)例，介紹了視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用原理與功能。

崇靖高速公路;視頻事件檢測(cè)系統(tǒng);應(yīng)用

U491A391282

0?引言

作為高速公路運(yùn)營(yíng)管理一個(gè)非常重要的組成部分，對(duì)路面異常事件的實(shí)時(shí)檢測(cè)、發(fā)出預(yù)警、及時(shí)處置會(huì)對(duì)交通領(lǐng)域產(chǎn)生不容忽視的影響。最近幾年，由于對(duì)高速公路的異常事件沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)有效地處置而導(dǎo)致的交通事故頻繁發(fā)生，對(duì)高速公路的行車(chē)安全造成了嚴(yán)重威脅。在這種情況下，技術(shù)人員必須做好視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)的研究應(yīng)用，保證高速公路的運(yùn)行安全。

1?工程概況

崇靖高速公路地處山區(qū)，地勢(shì)復(fù)雜，橋隧比高達(dá)22.2%，急、險(xiǎn)、陡、彎路段多，且“兩客一?！避?chē)輛較多，監(jiān)控、管理難度大，靠人工巡檢無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)異常事件。為隨時(shí)了解道路的通行情況，提升交通事件檢測(cè)率，提高處理突發(fā)事件的效率，保障高速公路的安全運(yùn)行，需在事故多發(fā)和安全隱患較大的路段部署星光級(jí)高清監(jiān)控設(shè)備，并應(yīng)用視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

2?視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

在崇靖高速公路急、險(xiǎn)、陡、彎、橋和事故多發(fā)路段部署星光級(jí)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，可實(shí)現(xiàn)路面交通狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)采集的視頻進(jìn)行檢測(cè)分析，可實(shí)時(shí)檢測(cè)該監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生的各類(lèi)交通事件，并發(fā)出報(bào)警指示，以便相關(guān)部門(mén)人員及時(shí)對(duì)相應(yīng)的交通事件進(jìn)行處置并發(fā)布預(yù)警信息，使司乘人員及時(shí)了解道路交通狀況，保障高速公路的安全暢通及司乘人員的安全出行。

視頻事件檢測(cè)由視頻監(jiān)控和事件檢測(cè)兩部分組成。星光級(jí)監(jiān)控?cái)z像機(jī)圖像采集設(shè)備能滿(mǎn)足在夜間超低照度環(huán)境下的監(jiān)控需求。星光級(jí)監(jiān)控?cái)z像機(jī)有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：（1）設(shè)備優(yōu)勢(shì)——透霧技術(shù)。為了解決白天特殊環(huán)境監(jiān)控的問(wèn)題，淺透霧對(duì)圖像不同區(qū)域景深與霧濃度進(jìn)行濾波處理。（2）低照度技術(shù)——星光級(jí)監(jiān)控。針對(duì)高速公路夜間微弱補(bǔ)光的情況，系統(tǒng)運(yùn)用“星光級(jí)”攝像機(jī)，能在超低照度下得到較好的圖像。

事件檢測(cè)模塊能通過(guò)對(duì)道路交通事件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將事件視頻圖像及報(bào)警區(qū)域圖像切換到主監(jiān)控畫(huà)面，代替人眼對(duì)道路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中視頻圖像畫(huà)面進(jìn)行處理和綜合分析，從中得到所需要的事件信息及數(shù)據(jù)，對(duì)道路上突發(fā)的異常事件進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間內(nèi)自動(dòng)報(bào)警。

2.1?系統(tǒng)原理

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)是高速公路檢測(cè)管理中一種不可或缺的工具。系統(tǒng)構(gòu)建的主要目的是幫助高速公路監(jiān)控指揮中心或分中心完成對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)高速公路運(yùn)行安全的監(jiān)控。崇靖高速公路路面視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理是通過(guò)后臺(tái)純軟件模式，直接讀取前端攝像機(jī)實(shí)時(shí)視頻，進(jìn)行視頻事件分析，并具有AI人工智能，完成對(duì)道路的監(jiān)控。其可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的方式，在視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)顯示圖像中，對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行確定。區(qū)域范圍內(nèi)的任何異?，F(xiàn)象都能夠被及時(shí)捕捉，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向工作人員發(fā)送報(bào)警信息。因?yàn)槭褂昧烁咔鍞z像機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)異常信號(hào)的精準(zhǔn)捕捉，使事件的歸類(lèi)更加清晰，也可以為分析研究提供便利。

2.2?對(duì)比分析

2.2.1?基于異常事件分析儀的檢測(cè)系統(tǒng)

目前常見(jiàn)的視頻檢測(cè)系統(tǒng)，由異常事件分析儀及事件管理器組成。異常事件分析儀的主要功能為交通事件檢測(cè)、交通流量檢測(cè)、事件報(bào)警和圖像存儲(chǔ)等。事件管理器的主要功能為事件顯示、查詢(xún)和管理，流量統(tǒng)計(jì)，生成報(bào)表等。其工作原理是把異常事件分析儀設(shè)置于機(jī)房，通過(guò)視頻分配器分出前端攝像機(jī)的視頻信號(hào)接入視頻檢測(cè)器，在前端子系統(tǒng)中進(jìn)行相關(guān)設(shè)置并進(jìn)行事件分析，把檢測(cè)到的相關(guān)結(jié)果傳送到事件管理器再進(jìn)行歸納分析。每個(gè)異常事件分析儀可檢測(cè)的視頻數(shù)量有限，因此需根據(jù)檢測(cè)視頻數(shù)量配置相應(yīng)的異常事件分析儀及視頻分配器等輔助設(shè)備。該系統(tǒng)成本較高，擴(kuò)展性不夠靈活，無(wú)AI自學(xué)功能，提高事件檢測(cè)的有效性依賴(lài)于人工手動(dòng)對(duì)視頻圖像中需要檢測(cè)的地方細(xì)化和設(shè)置多個(gè)檢測(cè)區(qū)域。

2.2.2?基于后臺(tái)純軟件分析的檢測(cè)系統(tǒng)

基于后臺(tái)純軟件的檢測(cè)系統(tǒng)在后臺(tái)軟件系統(tǒng)集成了異常事件分析儀（前端子系統(tǒng)）及事件管理器（后端中心管理系統(tǒng)）的功能，對(duì)比基于異常事件分析儀的檢測(cè)系統(tǒng)，其有著更加明顯的優(yōu)勢(shì)：（1）不需要進(jìn)行大量前端硬件設(shè)備的購(gòu)置，能夠在很大程度上節(jié)約成本，降低消耗，同時(shí)也能夠有效減少改造成本及運(yùn)營(yíng)成本;（2）能夠根據(jù)實(shí)際需求，自主進(jìn)行需檢測(cè)視頻攝像機(jī)的選擇工作，開(kāi)展相應(yīng)的事件檢測(cè)，可擴(kuò)展性及兼容性強(qiáng);（3）在基于純軟件的檢測(cè)系統(tǒng)中，可采用云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)置相應(yīng)的AI自學(xué)習(xí)功能。通過(guò)人工智能的不斷學(xué)習(xí)，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行完善，提高異常事件檢測(cè)率及響應(yīng)率，而且功能的提升不需要額外添加前端設(shè)備。

經(jīng)過(guò)綜合比較和分析，崇靖高速公路采用基于后臺(tái)純軟件的視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)。

2.3?系統(tǒng)功能

視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)的功能大致可以分為四大類(lèi)：（1）事件檢測(cè)。能夠?qū)崿F(xiàn)的功能主要包括停車(chē)檢測(cè)、擁堵檢測(cè)、逆行檢測(cè)、行人檢測(cè)以及車(chē)輛低速檢測(cè)等。（2）事件處理。能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能包括聲光報(bào)警、事件圖像查看與處理，分車(chē)道區(qū)域報(bào)警、重要事件上報(bào)以及分報(bào)警提示等級(jí)等。（3）統(tǒng)計(jì)道路狀態(tài)信息。可以實(shí)現(xiàn)車(chē)流量統(tǒng)計(jì)以及車(chē)道平均速度統(tǒng)計(jì)功能。（4）視頻播放。可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警事件錄像回放以及視頻播放實(shí)時(shí)分析等功能[7]。

2.4?系統(tǒng)應(yīng)用

當(dāng)交通事件發(fā)生時(shí)，借助視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)，工作人員能夠及時(shí)把握事件的發(fā)展情況，以最快的速度進(jìn)行處理，避免類(lèi)似事故的重復(fù)發(fā)生。如在高速公路險(xiǎn)峻路段，視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)β访鏍顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在隱患（如路面拋灑物、落石等）和突發(fā)事故，安排專(zhuān)業(yè)人員及時(shí)處理，保證道路暢通。模塊化的設(shè)計(jì)使得視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)客觀狀況進(jìn)行真實(shí)準(zhǔn)確的反映，為管理人員提供第一手資料，系統(tǒng)也可以在后臺(tái)完成對(duì)監(jiān)控圖像的全天不間斷分析。視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)本身基于純軟件系統(tǒng)模式，借助前端攝像機(jī)采集視頻圖像，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)將拍攝到的數(shù)字視頻信號(hào)傳輸?shù)揭曨l事件檢測(cè)服務(wù)器中，運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行分析。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的分析處理，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的模型匹配以及目標(biāo)跟蹤，當(dāng)檢測(cè)到道路異常事件時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行截取和分析，將發(fā)生報(bào)警的視頻保存到視頻存儲(chǔ)服務(wù)器，將異常事件數(shù)據(jù)記錄到系統(tǒng)，并在系統(tǒng)客戶(hù)端進(jìn)行報(bào)警提示。系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)視頻中的車(chē)輛運(yùn)行信息進(jìn)行分析，得到車(chē)流量統(tǒng)計(jì)以及車(chē)道平均速度統(tǒng)計(jì)。通過(guò)這樣的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高速公路的自動(dòng)監(jiān)視攝像以及實(shí)時(shí)交通流量的統(tǒng)計(jì)等。以其中的險(xiǎn)峻路段為例，借助視頻監(jiān)測(cè)，能夠?qū)?shí)時(shí)交通流量以及車(chē)輛速度與歷史平均值進(jìn)行對(duì)比，如果發(fā)現(xiàn)異常，可以及時(shí)預(yù)警并進(jìn)行調(diào)控，避免安全事故的發(fā)生。

崇靖高速公路的路面視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)于2018年7月部署實(shí)施完成，工程成本比基于異常事件分析儀及事件管理器組成的視頻檢測(cè)系統(tǒng)預(yù)算節(jié)約了將近50%。自運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)已檢測(cè)出多次路面異常事件，其中包括5次?；奋?chē)輛事故事件、3次邊坡滑坡事件等。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的AI自主學(xué)習(xí)，目前路面異常事件檢測(cè)準(zhǔn)確率已由初始的90%上升到98%，并且還在繼續(xù)提高，極大提升了高速公路運(yùn)營(yíng)的應(yīng)急處置效率。

3?結(jié)語(yǔ)

總而言之，高速公路運(yùn)行管理中，視頻事件檢測(cè)非常關(guān)鍵，直接影響著高速公路的整體運(yùn)行安全。將視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到高速公路運(yùn)營(yíng)管理中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)路段的全天候立體化監(jiān)測(cè)。在發(fā)現(xiàn)異常事件時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行分析，做出相應(yīng)的報(bào)警和記錄，協(xié)助高速公路管理部門(mén)及時(shí)準(zhǔn)確地判斷和處理異常事件，提升對(duì)風(fēng)險(xiǎn)隱患的防控能力，減少異常事件可

能造成的擁堵和安全事故，以此推動(dòng)高速公路事業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展。

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