基于AR與物聯網融合技術在智能交通領域的應用

□ 文/王成松

無論是發達國家還是發展中國家, 道路建設速度永遠趕不上汽車增長的速度, 交通擁堵愈演愈烈，與之相關的環境污染等問題也愈發嚴重，這些問題不能僅靠政府頒布限購、限號等政策來治理, 需要用智能交通來解決。

智能交通系統通過在基礎設施和交通工具當中廣泛應用先進的感知技術、識別技術、定位技術、網絡技術、計算技術、控制技術、智能技術對道路交通進行全方面感知，對交通工具進行全程控制，對每一條道路進行全時空控制，以提高交通運輸系統的效率和安全，同時降低能源消耗和對地球環境的負面影響。智能交通系統是一種實時的、準確的、高效的交通運輸綜合管理和控制系統。

AR與物聯網技術的概述

AR技術即增強現實技術，它是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術，借助顯示技術、交互技術、多種傳感技術和計算機圖形與多媒體技術將計算機生成的虛擬環境與用戶周圍的現實環境融為一體，使用戶從感官效果上確信虛擬環境是其周圍真實環境的組成部分。概括地說，增強現實技術是借助計算機圖形技術和可視化技術產生現實環境中不存在的虛擬對象，并通過傳感技術將虛擬對象準確“放置”在真實環境中，并呈現給用戶一個感官效果真實的新環境。

物聯網技術是新一代信息技術的重要組成部分。顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

AR與物聯網融合技術解決方案

針對城市重點交叉路口、重點交通樞紐、常發交通擁堵點、交通事故多發點和一些重點路段等等，高新興提出了基于AR與物聯網融合技術的解決方案。

AR與物聯網融合技術解決方案，實現了將視頻畫面的交通場景進行結構化描述、可視化展示、扁平化互動。系統將AR與大數據、業務平臺結合，充分利用現有智能交通先進技術、設備與業務平臺，創新性地開發虛擬標簽的增強現實標注技術、增強現實攝像機的3D自動定位技術，率先引入無人機、汽車電子標識等新技術，實現業務系統深度融合、信息資源共享，有效提高整體與各子系統效能的發揮，以視頻碼流作為地圖真實指揮場景，服務于交管指揮中心，開創了指揮中心城市交通指揮管理的新模式，提升交通的服務水平和運行效率。

利用自身的AR技術優勢和對交通業務的深入探索，打造業界首創交通監測云行系統。云行系統著眼于城市重點區域的交通運行綜合監測，能夠精準把握城市路口的交通態勢，助力路口交通管控，實現路口交通指揮調度。云行系統具有視頻實景地圖、GIS地圖應用、視頻高低聯動、道路信息可視化管理、道路運行狀態實時監測、道路態勢評估研判、車輛位置聯動管控、實景化視頻警力調度、布控告警快速處理、交通大數據研判等功能。

道路運行狀態實時監測

通過實時調用各業務子系統數據，把各自獨立的數據聯系到一起，全方位實時展示道路運行狀態。道路的信號控制狀態、交通擁堵狀況、交通誘導信息、交通違法抓拍情況、過車數據等道路運行狀態都在系統內實時變化呈現。

交通態勢評估研判

交通擁堵指數和道路服務水平是評價全路網或者區域路網的交通狀態的重要指標。交通管理者及交通參與者可以通過交通指數的變化及時采取相應措施,減少擁堵的發生。而道路服務水平更是直觀反映了道路交通擁堵、交通事故、環境污染、能源消耗等問題。

云行系統界面可通過選配的交通態勢監測單元和對接用戶的交通態勢系統在云行視頻主畫面顯示當前路口或者路段的交通擁堵指數和服務水平等級，同時利用大數據分析技術進行研判分析，實現對重點區域交通現狀的科學分析。

實景化視頻警力調度

系統支持實時可視化警力調度功能，通過對接警員攜帶的手持警務終端、對講機、執法記錄儀等設備，進行地理位置信息的坐標映射，能實時定位出警員在視頻畫面中的具體位置，指揮中心人員可根據現場實際情況，調整警力分布，指揮員可點擊標簽獲取警員相關信息，進行警力調配和視頻聯動。

布控告警快速處理

布控車輛經過該路口后云行系統進行自動識別，將車輛的具體信息實時顯示在系統主界面內，再利用視頻警力實時調度功能即可對布控車輛進行快速處理。

交通大數據分析研判

城市里的“人、車、路、環境”綜合影響著城市的交通，尤其是隨著城市汽車保有量的持續增長，道路上的車輛與道路交通秩序和交通安全息息相關。

云行系統里利用后端數據平臺結合其他智能交通子系統對重點區域的車輛信息進行重點研判。車輛違法信息研判包括違法類型的分析、違法區域的分析和違法多點位的統計。過車統計包括全域過車量的分析，重點路口過車量的分析和車輛類型的分析。

重大活動安保

通過在二維地圖上勾畫重大活動路線，系統自動聯動路線附近的云行高點和低點監控、誘導等智能交通設備。同時通過右邊的設置界面，設置路口相應高低點視頻的預置位、相應信號機的相位和啟動倒計時時間和鎖相時間。也可設置相關誘導的顯示狀態。

當重大活動路線啟動時，系統將根據預先制定好的信號機方案、誘導屏顯示內容、低點切換時間執行預案。并且通過對活動車輛在二維地圖和實景地圖上進行定位顯示，實時切換高點視頻畫面，實現活動車輛動態全程追蹤。除此之外，相關人員可根據實際情況手動切換或鎖定信號相位，切換低點視頻畫面，從而保障活動車輛一路暢通。

道路交通管制

道路管制列表存放要執行的任務，點擊列表按鈕可查看附近的管制道路信息，并進行相應操作。通過高點視頻繪制管制路線并錄入相關信息來新增管制任務，同時可通過二維地圖查看已被管制路段信息。管制任務執行時，路段管制時間結束會閃動提示，并顯示“管制時間已到”，出現“延長管制”和“撤除“按鈕，需要先連線附近交警后才可以進行管制撤除。

關鍵技術

AR增強現實技術

業內首創基于實時視頻的增強現實技術，能對監測場景進行豐富的信息標注，實現靜態背景的結構化，方便視頻數據提取和分析，同時也具有空間位置、姿態感知能力等功能。通過增強現實技術，不僅能夠獲得視頻背景的結構化描述信息，還可以通過視頻聯動能匯聚已有的低點監測視頻，在當前監測畫面中以畫中畫形式呈現目標攝像機的監測畫面，并可以跳轉到目標攝像機。

動靜態標簽標注及跟隨

研究3D自動定位技術，在設備內置高精度可變倍鏡頭，利用坐標自標定算法實現標簽位置的實時更新，使得虛擬標簽準確地跟蹤物體。研究帶地理位置定位信息的動態標簽在視頻畫面內的標注及跟隨。

基于視頻地圖引擎的VGIS平臺技術

VGIS（Video Geographic Information System)視頻地理信息系統,VGIS平臺以視頻為基礎，以AR技術為核心，以地理信息技術為支撐，提供實景地圖服務、地理位置信息定位服務、數據服務，以服務于各種交通業務應用、信息共享和決策支持的可視化。

交通大數據技術

研究基于全體系交通大數據的超融合技術，在交通數據的感知上，實現傳統交通檢測數據，AR增強現實視頻數據，汽車電子標識數據，互聯網交通數據，其他相關數據（如交通環境數據、其他業務部門數據）等全體系全類型的交通數據的采集和感知，在數據的分析上，實現復雜交通數據融合的融合模型，最后運用大數據技術實現交通大數據的深度應用。

汽車電子標識技術

汽車電子標識技術能將車輛注冊信息寫入電子車牌內芯片，由讀寫器讀出車輛相關信息后，再通過通信技術把車輛相關的信息傳輸給后臺計算機進行處理，最后得到最實時、真實的交通數據。汽車電子標識能夠實現快速識別，安全可靠，識別率高等特點，并且能夠配合其他車輛信息采集方法(如視頻、卡口采集)，識別套牌車輛，檢查盜搶車輛，實現城市車道級交通流量全覆蓋采集，為車輛的精細管制、車輛的交通誘導、交通管理方面的決策制定提供支撐。

無人機實時視頻AR增強現實技術

研究了基于無人機實時視頻的AR增強現實技術，通過在AR增強高點攝像機畫面中以畫中畫方式呈現無人機視頻畫面，解決了無人機視頻監控盲點的問題，并且能夠同高點視頻畫面配合，進行車輛的可視化追蹤；通過對無人機實時視頻進行增強現實標簽標注，解決了無人機視頻不直觀，無法和畫面范圍內其他監控和業務資源互通的問題，能夠實現基于無人機畫面的標簽搜索定位跟隨、高低視頻聯動和業務集成，為交通管理中的交通態勢感知，交通違法抓拍，交通事故處理提供有力支持。

在交通領域的應用

解決方案主要是服務于城市交通管理部門，致力于城市交通運行監測，尤其是城市重點交叉路口、重點交通樞紐、常發交通擁堵點、交通事故多發點和一些重點路段等等，輔助交通管理部門進行交通管控、交通態勢監測和交通可視化指揮。另外在高速公路也具有應用價值，高速服務區、收費站、高速互通等場景具有極大的應用價值。

解決方案在應用上有很高的適應性和可塑性。根據不同的應用場景，系統通過聯動不同應用子系統，貼合業務實戰，鎖定用戶的關注點。在主要路段和路口，系統能夠結合交通管理業務子系統，針對交通擁堵、交通事故、交通管制等交通事件進行現況了解、問題分析、問題處理，使交通管理人員足不出門而盡知城市交通路況、解決交通問題。在機場、高速服務區、公交站場等人流密集的交通樞紐，系統結合人車防控、信息發布、停車管理、人員指揮等系統，對重點人員、嫌疑車輛、假套牌車輛進行精準打擊，使區域內突發事件能夠及時檢測、快速處理，保障區域內秩序穩定、運行高效。

解決方案已經在多個城市得到應用，如清遠、深圳、重慶等地，特別是在2018年清遠國際馬拉松賽事安保及交通管理上發揮了重要作用，在清遠馬拉松賽事中，接入了賽事沿途監控視頻3000多路，同時還有無人機、信號控制、電警卡口、交通誘導這些系統，實現賽場內外交通態勢全監測，全程為與賽人員保駕護航。

結束語

基于AR與物聯網融合技術在智能交通領域的應用與傳統的ITS不是“復制”關系，也不是前者為工具或技術手段，后者為理想目標的關系。AR與物聯網融合技術在交通領域的應用與發展ITS相輔相成。針對城市交通的微觀管理，特別是容易忽視重要區域和路口的微觀交通環境對整個路網交通運行狀態的影響。高新興提出的基于AR與物聯網融合技術的智能交通解決方案給出來一種切實可行的解決辦法，在清遠等多地市得到應用，解決了交通管理的實際問題，開創了城市交通指揮管理的新模式，對城市智能交通建設的意義重大。