交通信息采集攝像機輔力交通管理智能化

□ 文/方羽

交通信息采集攝像機輔力交通管理智能化

□ 文/方羽

視頻交通流數據的應用可以幫我們從采集斷面數據轉向采集交通狀態特征信息，就好比給交通信息系統加上了“眼睛”。

視頻車輛檢測器的缺點是，易受到能見度、照明條件的影響，對于惡劣天氣、無光環境一般的視頻車輛檢測器檢測精度大大降低。

精確數據對交通管理有著至關重要的作用，步入數據時代，通過精確數據采集反饋是交通管理系統的發展方向，沒有精確數據根本無從談智能管理、控制。

交通管理中，交通流數據被用于實時信號控制、道路通行狀態評估以及交通態勢研判等應用，交通流數據是交通大數據的重要組成部分。

交通流數據的采集有多種方式，通常包括車輛檢測器采集（包括視頻、線圈、微波、地磁等不同原理的檢測器）、GPS位置定位采集以及現在很熱的互聯網數據采集等采集方式。一般認為GPS位置定位以及互聯網數據都是通過樣本數據間接評估交通流的非精確數據，而檢測器方式是采集全體數據的精確數據，這兩類數據我們根據不同的應用需要會結合使用。

多種檢測方式的比較

提到視頻車輛檢測器，交通行業同仁應該都比較清楚，所謂視頻車輛檢測器器就是指采用視頻圖像處理技術對道路車輛動態信息進行采集處理，能夠檢測并輸出目標區域的車流量、平均速度、時間占有率等道路車輛信息的檢測設備。

視頻交通流檢測技術是一個成熟的技術，有完整的國家標準GB/T 24726《視頻車輛檢測器》，已經在交通行業應用了很多年。但是綜合多年的應用來看，視頻作為交通流的檢測方式應用的并不廣泛。我們看到在實時信號控制中大多采用感應線圈檢測方式，在交通信息采集系統中線圈、微波檢測方式應用的較多，視頻檢測方式應用較少。

具體比較幾種檢測方式的優劣：

線圈

線圈車輛檢測器是應用最為廣泛的檢測器，其工作原理是在道路埋設地感線圈，當車輛經過地感線圈，根據線圈電感量變化進行信息采集和計算。線圈車輛檢測器具備低成本、高可靠性、高檢測精度的優勢。

線圈車輛檢測器存在缺點是：1、自身壽命和可靠性問題，由于線圈埋設方式，易被大車壓壞，其埋設時產生的切縫也加劇了此類問題。2、安裝維護影響交通，線圈的安裝維護需中斷交通，路面的重新鋪設都要更換線圈，費用也較高。3、影響道路使用壽命，前面提到的安裝切縫也會對道路壽命產生影響。4、對于車輛擁堵區域檢測精度低。

線圈車檢器有其優勢，但是其劣勢也較為明顯，多年項目實施下來，維護量大，對道路壽命的影響使得用戶對線圈檢測方式越來越難以接受。

微波

微波車輛檢測器是安裝于路側，通過向道路發射連續電磁波，根據回波檢測計算交通信息。相對于線圈車輛檢測器，他是一種非接觸式檢測設備，具備安裝簡單、可靈活部署、檢測精度高，不影響道路壽命的優勢。

微波車輛檢測器的缺點是1、不可檢測停駛車輛，車輛擁堵時不可用。2、易受到大車遮擋，降低檢測精度。3、調試困難，安裝要求離最近車道有一定距離。

視頻

視頻車輛檢測器也是一種非接觸式檢測設備，安裝維護不影響道路。其具備視頻車輛檢測器具備安裝方便、易維護，可提供視頻圖像用于可視化管理，可直觀驗證交通信息的優勢。同時可進行全區域信息采集，采集信息量大，不僅可檢測流量、占有率、平均速度，還可檢測排隊長度、擁堵程度等信息。

視頻車輛檢測器的缺點是，易受到能見度、照明條件的影響，對于惡劣天氣、無光環境一般的視頻車輛檢測器檢測精度大大降低。

綜合比較主流的各種車輛檢測器，接觸式的檢測設備如線圈檢測器其實存在著較大的維護問題，雖然設備成本低，但維護成本不低。為什么線圈車輛檢測器仍然是最廣泛使用的設備？究其原因，個人認為一方面是確實有高檢測可靠性優勢，而且建設成本低；另一方面以往的整體系統應用較為簡單，交通流信息采集儀斷面流量為主，線圈、微波等車輛檢測器采集的信息種類可以滿足系統使用要求，視頻檢測的大信息量優勢無法在整體系統應用上落地。

交通信息化產品之創新

近年來隨著全國范圍交通擁堵問題的加劇，交通管理要求在不斷提高，大華股份在交通信息化系統的開發上不斷創新，傳統的交通流信息已經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、圖像處理技術、攝像機硬件技術的積累，創新推出星光級一體化高清交通信息采集攝像機，并應用于交通綜合管控系統。

大華交通信息采集攝像機相對于傳統的視頻車輛檢測器在硬件、軟件上均有所創新，相對于傳統視頻車輛檢測器有很大的改進。

硬件創新

大華交通信息采集攝像機采用一體化設計，相機內置多種智能算法，支持多種交通信息檢測類型，包括實時流量、周期流量、排隊長度、擁堵情況、平均速度、占有率、車頭時距等交通狀態特征信息。市面上傳統的視頻車輛檢測器一般是后端檢測，在數據采集的實時性上不如前端采集，不能應用于實時信號控制系統。

大華交通信息采集攝像機采用了SONY星光級高清圖像傳感器，采用星光級傳感器有效的規避了照明條件對視頻檢測設備的影響，即使無關的夜晚也能保證較高的識別精度。在清晰度方面也達到了百萬像素，現對于傳統的視頻車輛檢測器可以給用戶提供更清晰直觀的視頻圖像。

視頻檢測方式對圖像質量有較高的要求，在視頻圖像質量方面，大華交通信息采集攝像機內置專用的圖像處理模塊，加載自主研發的圖像處理算法，支持視頻透霧，在圖像質量，交通信息識別上更具優勢。同時設備配置了P-Iris自動光圈鏡頭，為用戶提供更高的細節呈現。

軟件創新

作為交通信息采集設備，識別精度是設備的核心，大華股份在提高設備識別精度方面也做了創新。傳統的視頻車輛檢測器采用基于背景差分法的背景建模算法，在視頻畫面內設置檢測區域、虛擬線圈，根據運動物體是否經過檢測線計算流量同時間接測算排隊長度等信息。而大華交通信息采集相機基于深度學習算法，可直接根據車輛模型，根據場景內存在車輛存在情況直接計算流量以及排隊長度等全檢測區域的交通信息，檢測準確率更高。

大華交通信息采集攝像機對各種天氣、環境影響都有過濾算法，可支持全天候檢測，對于一般天氣影響都可以規避，在雨雪霧天氣下也有較高的檢測精度。但是受限視頻檢測原理在惡劣天氣下檢測精度仍會有所下降，針對該問題，大華交通信息采集攝像機內置了能見度檢測算法，對于極端惡劣天氣造成的識別準確率下降，可根據能見度檢測信息，實時提供交通信息可信度指標，輔助系統進行數據分析。

▲交通信息采集攝像機檢測區域示意

基于交通信息采集之應用創新

在系統應用方面，傳統的交通流數據的采集通常是使用線圈采集交通斷面流量數據，僅僅是斷面流量信息在交通數據分析中的作用是有限的。通過部署多組線圈也可以間接測算出排隊長度、擁堵程度等數據，這樣的部署測算因為其斷面采集的檢測原理，必定是存在盲區的，對道路交通運行狀態不能直觀展現出來，這樣間接測算的數據就不如視頻全區域檢測數據來的直觀和準確。視頻交通流數據的應用可以幫我們從采集斷面數據轉向采集交通狀態特征信息，就好比給系統加上了“眼睛”。

大華交通綜合管控系統包含了交通信息采集子系統、交通信息誘導發布子系統、交通信號控制子系統等業務系統。在交通信息采集子系統中通過交通信息采集攝像機采集交通狀態特征信息，直觀的給出道路飽和度、道路擁堵程度，通過交通信息發布子系統發布更準確的道路情況。而在交通信號控制子系統，我們更是突破傳統思路，創新的推出實時信號控制、自適應可變車道控制、路口中心擁堵檢測等應用。

實時信號控制是基于視頻檢測提供的交通狀態特征數據，根據道路的動態特征變化驅動相位放行綠燈時間實時調整，從而提高道路利用率，減少綠燈空放的情況。直觀的來看就是停車次數減少、通行速度提高。

結束語

在實際應用中，我們也經常碰到有些路口在不同時間段，不同方向的流量變化差異比較大，通常會采用可變車道來部署這類路口。那么我們在具備更豐富、準確的交通狀態特征數據后，針對可變車道也可以做自適應調整。如果說相位放行綠燈時間的調整是對時間維度的優化，那么可變車道的自適應控制就是對空間維度的優化。我們可以同時分析排隊長度和路口車頭時距，來對可變車道的變化進行自適應調整，當然實際應用中不僅僅是數據要求，控制策略上還有更細節的考慮，比如車道變化時間下限值等設置。

交通信息采集攝像機還可靈活部署，針對道路路口中心檢測中心擁堵，根據路口中心擁堵情況自動采取擁堵報警，路口禁止通行等策略。

整體來看，精確數據對交通管理有著至關重要的作用，步入數據時代，通過精確數據采集反饋是交通管理系統的發展方向，沒有精確數據根本無從談智能管理、控制。視頻檢測能夠給交通管理帶來豐富的精確數據，必定在交通管理中占據主要地位。

作者單位：浙江大華技術股份有限公司