視頻圖像識別技術在高速公路隧道安全管理的應用

摘要：由于高速公路隧道的道路情況復雜、環境相對封閉等特點，隧道中一旦發生事故，將極易造成人員傷亡、車輛損毀、交通堵塞以及產生二次事故等嚴重后果。本文通過采用基于視頻圖像識別技術的設備對通行隧道的車輛進行監測，尤其是?；愤\輸車輛，實時監測隧道內車輛類型分布，對隧道內車輛通行異常情況及時預警，實現隧道日常運營管理要求。同時隧道內發生事故時，系統可及時提供隧道車輛情況，為隧道內應急救援方案的制定與實施提供數據支撐。

關鍵詞：高速公路隧道;視頻圖像識別技術

一、系統現狀

隨著我國經濟的快速發展，高速公路通車里程劇增，由于地理條件的限制，為保證高速公路線性指標要求，隧道成為高速公路建設的唯一選擇。由于隧道的道路情況復雜、相對封閉等特點，一旦發生事故，極易造成人員傷亡、車輛損毀、交通堵塞、二次事故等嚴重后果。同時，隧道事故救援難度大，隧道內車輛類型分布情況、危化品車輛情況不能實時掌握，相關部門不能根據隧道內情況采取相應的救援策略，影響救援效率。

二、應用方案

（一）方案概述

本方案通過在高速公路隧道入口、出口分別部署車輛視頻特征采集系統，實時檢測通行隧道的車輛特征，并自動識別車輛車牌、車型、軸型、軸數、輪數及?；奋囕v信息。對于?；奋囕v，設備支持對危險貨物品類進行識別，識別符合GB 6944-2012《危險貨物分類和品名編號》標準。在隧道管理中心安裝高速公路隧道安全通行預警系統軟件，展示隧道通行狀態、隧道內車輛類型分布情況、?；奋囕v情況，系統軟件建立預警模型，對隧道劃分風險等級，風險點自動提示報警。

（二）系統功能架構

隧道安全管理預警系統架構如圖1。

（三）系統業務工作流程

隧道入口車輛特征識別設備對駛入隧道的車輛進行檢測，識別車輛特征信息，并判斷車輛是否為?；愤\輸車輛。隧道安全通行預警系統對隧道內部車輛情況進行展示，包括隧道內車輛數量、?；奋囕v數量，及當天通行車輛數量及危化品車輛數量。隧道出口車輛特征識別設備對車輛進行檢測，通過車輛特征信息進行入、出口車輛匹配，包括車牌、車型、危化品車輛特征結構化特征及車頭、車側圖等。

隧道入、出口車輛匹配后，系統對隧道內行駛緩慢、飽和度過高、通行滯留、車載物遺撒等情況進行分析，并建立對應的預警模型，判定隧道運營風險等級，通過顏色、聲效等方式及時提醒監控員查看、確認、處置。系統預警流程如圖2。

（四）系統現場圖

隧道車輛特征識別設備包括車頭車牌圖像識別設備和門架車型識別設備，可安裝于ETC門架或L桿。車頭識別設備覆蓋2+1車道，車型識別設備覆蓋單車道。設備現場安裝圖如圖3、4。

三、關鍵技術及設備

（一）關鍵技術

本方案運用純視頻技術對車輛進行檢測與識別，以每秒120幀的幀率實時檢測，通過高幀率掃描手段獲取車輛完整側面信息，不受車輛長度影響。

設備內置高階圖像AI算法，通過背景分離算法實現車輛的分離，車輛分離準確率高，獲取的車輛側面圖像清晰、完整。通過深度學習識別算法對車側圖像進行車輪檢測、單雙輪識別、客貨識別等，輸出車輛車型信息。同時深度學習算法能提取、分析車輛側面輪廓、重要圖形、文字信息，進而判斷車輛是否為?；奋囕v等特殊車輛類型。

隧道安全管理預警系統平臺，通過車輛多特征信息、時空信息等進行車輛匹配，匹配率高。后臺算法具備圖片AI分析功能，自動進行圖像的自動分析，實現車輛遺撒物的檢測及預警。

（二）關鍵設備

門架視頻車型識別設備是遵循國家/行業相關標準自主研發的車輛特征識別產品，采用視頻掃描方式進行車輛側面特征的檢測，識別車輛車型、軸數、?；奋囕v信息等，同時輸出車輛側面特征大圖，車輛側面特征清晰可辨識。

設備能適應車輛高速通行場景，對車輛特征識別、危化品車輛識別準確率高。支持對車速低于220km/h的車輛進行檢測與識別，全天候車輛捕獲率不低于99%，車型、軸數等車輛特征識別準確率大于99%，危化品車輛識別準確率大于98%。

四、應用效果

本系統用于隧道安全通行管理，通過對隧道入口、出口的車輛特征采集數據進行匹配，確認當前隧道內車輛、車型分布、?；奋囕v情況等，判斷隧道當前是否存在行車緩慢、通行滯留、飽和度過高、?；奋囕v多、車載物遺撒等風險點，自動提醒隧道運營風險點，做到隧道事故提早發現、快速處理，降低隧道運營成本及風險。

通過系統平臺可以實時掌握隧道內車型種類、車型分布、危化品車輛情況，出現事故時，可以為救援計劃制定及開展提供依據及信息支撐，盡量減少事故造成的損失，減輕事故對隧道造成的不良影響。

五、結束語

隧道是事故高危路段，出現事故救援困難，容易造成嚴重的人員傷亡、財產損失，阻斷交通。本文運用視頻創新技術手段，搭建隧道安全通行預警系統，實現隧道通行車輛類型分布及通行情況的分析，建立預警模型，實現隧道運營風險點的自動報警提醒，降低隧道運營風險，保證隧道行車安全。

同時，在隧道出現事故時，系統采集數據可為救援決策制定提供信息支撐，提高救援速度，減少人員傷亡及財產損失。

參? 考? 文? 獻

[1]《收費公路車輛通行費車型分類》行業標準（JT IT 489-2019 ）.

[2]盧士波， 黎明， 陳小佳，等. 高速公路隧道內車輛異常的視頻圖像識別[J]. 交通科技， 2015（4）：4.

[3]楊祖莨. 基于視頻圖像的高速公路隧道內車輛識別及停車檢測[D]. 太原理工大學.

[4]陳波， 劉電， 呂洪燕，等. 基于圖像識別技術的高速公路隧道交通態勢分析[J]. 中國交通信息化， 2021（8）：4.

[5]朱學慧. 基于圖像處理的公路隧道火災檢測技術研究[D]. 中國計量大學.

[6]張金輝， 劉明明. 無線視頻監控技術在公路隧道施工中的應用[J]. 河南科技， 2012（7）：1.

作者單位：季軍志? ? 安徽省交控建設管理有限公司

季軍志（1984.09.11-），男，漢族，安徽合肥，本科，高級工程師，研究方向：高速公路機電系統。