智能視頻分析在城市軌道交通監(jiān)控中的應(yīng)用淺析

陳科來(lái)

摘 要： 經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通壓力呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，交通事故時(shí)有發(fā)生。為了有效監(jiān)測(cè)城市交通動(dòng)態(tài)，在交通監(jiān)控中應(yīng)用了智能視頻分析技術(shù)，從而對(duì)各路段的實(shí)際交通情況及時(shí)分析，再傳輸至報(bào)警中心，為交通指揮中心提供準(zhǔn)確性的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的交通管控工作。

關(guān)鍵詞： 城市軌道交通;智能視頻分析;監(jiān)控;應(yīng)用策略

智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于城市軌道交通監(jiān)控中，目的是通過(guò)對(duì)交通的有效性分析，能夠讓交通指揮中心實(shí)時(shí)掌握各路段的交通情況，并根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的交通管控舉措，使城市交通能夠正常通行，保障交通安全性能，以下內(nèi)容是對(duì)智能視頻分析技術(shù)應(yīng)用于城市軌道交通監(jiān)控中的研究，具體內(nèi)容如下：

一、智能視頻分析概述

智能視頻分析技術(shù)指的是智能視頻分析與識(shí)別運(yùn)動(dòng)圖像，此處的運(yùn)動(dòng)圖像指的是運(yùn)動(dòng)軌跡、相對(duì)位置改變、形狀大小等內(nèi)容[1]。如果這些元素與事先設(shè)定的行為規(guī)則產(chǎn)生偏差時(shí)，會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警。智能視頻分析技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)較多的工程項(xiàng)目中，如北京航空信息中心、青藏鐵路等。此技術(shù)的起源，是由計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)發(fā)展而來(lái)，能夠分析視頻，并提取出需要的信息，再采取替代人為的監(jiān)控或者是協(xié)作人為的監(jiān)控措施。

二、智能視頻分析技術(shù)的原理

所謂智能視頻分析技術(shù)的原理指的是，對(duì)視頻圖像采集時(shí)運(yùn)用可視化監(jiān)視攝像機(jī)的方式，能夠很有效地避免因外界的風(fēng)、雨水、風(fēng)雪、凋零的樹(shù)葉、飛鳥(niǎo)等動(dòng)態(tài)的背景，該智能視頻的分析，應(yīng)根據(jù)人類(lèi)活動(dòng)的軌跡，建立起相關(guān)的模型，然后根據(jù)所建立的模型及計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算功能，將場(chǎng)景中的非人類(lèi)干擾的因素，逐一排除掉。最終，可以在監(jiān)視圖像中，判別人類(lèi)活動(dòng)軌跡，所采集的圖像清晰化、更容易辨別。智能視頻分析技術(shù)包括兩種類(lèi)型：一是背景減除法，二是時(shí)間差分法，該方法時(shí)應(yīng)用當(dāng)前的圖像及背景圖像進(jìn)行差分處理，達(dá)到運(yùn)動(dòng)區(qū)域檢測(cè)功能。此方式能夠提供較為完整的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的精確度與靈敏度。所謂時(shí)間差分法應(yīng)用的是高級(jí)視頻移動(dòng)偵測(cè)技術(shù)，此技術(shù)還被稱(chēng)作相鄰幀差法，該技術(shù)的使用是以通過(guò)分析視頻圖像的特征，且應(yīng)當(dāng)連續(xù)性的對(duì)視頻中的動(dòng)態(tài)目標(biāo)信息進(jìn)行提取[2]。所謂的相鄰幀圖像相減的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)信息的移動(dòng)，當(dāng)然，該方法也存在一定的劣勢(shì)，例如它不能完全化的提取到目標(biāo)的相關(guān)特征以及像素點(diǎn)等，從而只能檢測(cè)到目標(biāo)的邊緣化，而采取的圖像運(yùn)動(dòng)實(shí)體的內(nèi)部空洞化。

三、智能視頻分析應(yīng)用于城市軌道交通監(jiān)控

（1）城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，一般最常采用的結(jié)構(gòu)方式為三級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式，對(duì)三級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式展開(kāi)分析后，具體三級(jí)聯(lián)網(wǎng)包括以下幾個(gè)級(jí)別：①在一級(jí)模式中，在城市軌道車(chē)站中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)控制器和監(jiān)控系統(tǒng)，從而組成監(jiān)控子系統(tǒng)，子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)站區(qū)域內(nèi)的攝像機(jī)及矩陣設(shè)備有效監(jiān)控的過(guò)程;②而二級(jí)模式中，則是指城市軌道交通中的監(jiān)控設(shè)備，對(duì)城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)中心起到一定的管理效果，該設(shè)備的監(jiān)控功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地鐵信息系統(tǒng)的通信模式，還模式與一級(jí)模式相比較，是合理化的通過(guò)一級(jí)模式中的攝像機(jī)和矩陣管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效管理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)聯(lián)網(wǎng)的控制能力;③最后，則是三級(jí)聯(lián)網(wǎng)模式，該模式采用的是跨網(wǎng)絡(luò)模式控制及控制調(diào)視頻資源聯(lián)網(wǎng)，可產(chǎn)生通信功能，是上層管理中心的網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備。在城市軌道交通監(jiān)控系統(tǒng)管理時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取粉劑管理及中心監(jiān)控兩種模式進(jìn)行管理，例如在每個(gè)城市軌道中的車(chē)站及停車(chē)場(chǎng)等內(nèi)創(chuàng)建監(jiān)控中心。另外，在城市軌道分控中心中，分控中心起到的作業(yè)則是，將本區(qū)域中所拍攝的視頻及利用視頻分配器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的重點(diǎn)監(jiān)控過(guò)程，在生成模擬圖像。除此之外，在分控中心的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能中，其傳輸功能可以實(shí)現(xiàn)智能控制單元以及控制單元的轉(zhuǎn)換功能，從而能夠形成數(shù)字及視頻，再利用分控中心的通信網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)字視頻傳輸至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心具備的IVS服務(wù)器會(huì)分析每個(gè)視頻，完成報(bào)警分析服務(wù)工作[3]。

（2）智能視頻分析應(yīng)用于城市軌道交通監(jiān)控的原理。智能視頻分析應(yīng)用于城市軌道交通監(jiān)控中時(shí)，會(huì)對(duì)提取的數(shù)據(jù)流實(shí)施算法比對(duì)工作。提出的數(shù)據(jù)流是通過(guò)前端監(jiān)控設(shè)備的提取，再傳輸至智能處理單元，通過(guò)智能處理單元輸送至視頻分析服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)算法對(duì)比過(guò)程。經(jīng)過(guò)比對(duì)，在對(duì)畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，所監(jiān)測(cè)到的畫(huà)面顯示報(bào)警信息的畫(huà)面，一旦監(jiān)測(cè)到則警報(bào)器會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，會(huì)有效記錄報(bào)警內(nèi)容，同時(shí)發(fā)出聲與光的報(bào)警過(guò)程，并及時(shí)拍照，再將拍照結(jié)果傳輸至數(shù)據(jù)處理單元，實(shí)施錄制視頻措施，形成跟蹤軌跡。

（3）基本框架與算法流程。分析智能視頻分析技術(shù)的基本框架可知，主要包括以下幾大模塊：①前景檢測(cè)模塊;②目標(biāo)檢測(cè)模塊;③目標(biāo)分類(lèi)模塊;④軌跡分析模塊等。模塊的不同種類(lèi)有所不同。前景檢測(cè)模塊的算法流程為：分離背景圖像中具有變化劇烈的圖像區(qū)域，此過(guò)程還被稱(chēng)作前景團(tuán)塊;目標(biāo)檢測(cè)模塊的算法流程為：對(duì)前景團(tuán)塊在視頻序列中的狀態(tài)有效分析，提取出具備穩(wěn)定性、規(guī)則性的運(yùn)動(dòng)目標(biāo);目標(biāo)跟蹤模塊的算法流程為：分析目標(biāo)歷史信息記錄，對(duì)目標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)的位置有效預(yù)測(cè)，并搜索預(yù)測(cè)位置附近的運(yùn)動(dòng)目標(biāo);目標(biāo)分類(lèi)模塊的算法流程為：此技術(shù)能夠根據(jù)特征值實(shí)現(xiàn)有效分類(lèi)，包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的尺寸、輪廓等，應(yīng)用的是分類(lèi)算法;軌跡分析模塊的算法流程為：分析跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并平滑運(yùn)動(dòng)軌跡、修正運(yùn)動(dòng)軌跡的誤差，從而使軌跡目標(biāo)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)相一致;事件檢測(cè)模塊的分類(lèi)算法為：邏輯比較目標(biāo)信息與設(shè)定的報(bào)警規(guī)則，從而判斷出目標(biāo)是否達(dá)到了報(bào)警要求[4]?？梢?jiàn)，智能視頻分析技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量監(jiān)控的過(guò)程，與上述的基本框架、算法流程密切相關(guān)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能視頻分析技術(shù)在城市軌道交通中是否能夠良好地應(yīng)用，與兩方面因素有關(guān)：一是系統(tǒng)的算法是否精確、圖像傳輸是否穩(wěn)定;二是對(duì)復(fù)雜的軌道交通環(huán)境，是否能夠合理性地開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)分析算法，并制定相應(yīng)的報(bào)警規(guī)則。因此，在應(yīng)用智能視頻分析技術(shù)時(shí)，要達(dá)到上述要求，保障城市交通監(jiān)控的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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