智慧交通中運用智能視頻監控技術的研究

李 楓

（昆侖芯（北京）科技有限公司，北京 100193）

0 引言

智慧交通是指將物聯網、人工智能、自動化控制系統等先進電子技術運用于交通領域的一種形式，是立足智能交通基礎，實現交通安全的最大保障。近年來，智能視頻監控技術被越來越多地運用到智慧交通的不同領域，給相關部門監控車輛、行人等提供很大便利，通過該技術能夠更加準確方便地收集相關數據，并能對相關數據和時間進行預測，為工作提供有力的數據支撐。研究智能視頻監控技術能提升智慧交通系統的精確性，對智慧交通的發展具有積極意義。

1 智能視頻監控技術相關概述

1.1 智能視頻監控論述

智能視頻監控技術主要是通過計算機視覺技術來分析視頻監控場景和圖片，并根據人們的需求將分析場景中的圖片進行提取的一種技術。相較于傳統視頻監控技術，智能視頻監控具有明顯的優勢，彌補了傳統視頻監控技術的缺陷。近年來，隨著人們生活水平的提升以及汽車行業的迅速發展，道路上的車輛越來越多，交通負荷不斷增加，智慧交通也隨之上線，智能視頻監控技術在其中發揮了絕對優勢，能夠讓交通管理更加規范。因此，不斷加強智能視頻監控技術的研發，對國家道路交通的發展具有積極作用。該技術能夠實現道路交通24h 監控，監控的清晰度和準確度也大大提升[1]。

1.2 智能視頻監控技術的特點

智能視頻監控技術在高速公路、城市交通以及各類交通領域發揮著不容忽視的作用，能夠實現智慧化交通管理，該技術特點頗多，主要體現在以下兩個方面。

（1）建維便利性。首先是后期維護更加便捷，運行中的監控設備出現了故障，工作人員可以直接將設備拆除并替換新的，壞的視頻在維修期間不會影響現場的檢測，更不用將行車道路封閉，維護十分便捷；其次是現場安裝限制較小，由于該設備安裝簡單，不需要破壞行車道路，施工范圍小，不會對道路交通造成影響。

（2）技術先進性。首先該設備功能強大，前端設備能采集不同場景的視頻，比較方便靈活，而后端設備擴展性好，能夠兼容不同的系統和設備，運行效率很高；其次是檢測角度和范圍比較廣，該視頻技術拍攝范圍很廣，能及時拍攝重點交通事故等，信息采集量大，能幫工作人員快速掌握交通現場情況；其次是該技術檢測參數多樣化，能夠檢測道路交通中車輛參數、路面情況、車輛行駛情況等不同信息，詳細情況如表1 所示；最后是拍攝現場及時可視，智能視頻監控技術將現場采集的圖片信息傳輸到后臺，后臺通過預警處理，在指揮中心的大屏將圖片展示出來，從而不斷協助工作人員發現問題、解決問題，對社會交通安全有積極作用[2]。

表1 智能視頻監控技術檢測參數表

2 智慧交通中的智能視頻檢測算法

2.1 幀間差分法

幀間差分法能夠將視頻監控中采集的視頻和圖像進行差減運算，分別選取相鄰的兩幀，然后通過亮度、直方圖等顯示的特征參數采集，并結合結果預設相應閾值，將目標對象分離，再將閾值和計算出的結果進行比較，最后對拍攝對象的運動狀態進行判斷。當目標移動比較迅速或者間隔時間較長的時候不容易捕捉到目標，會有重影的現象發生，當目標物體移動較慢或者間隔時間比較短時，目標區域的差分會被減掉，會有空洞現象出現。

2.2 背景差分法

這種方法主要將采樣視頻圖像和預設的背景參考模型進行比較，將相同的像素點之間的灰度值進行差分運算，確定采樣視頻中的目標對象，進而獲取采樣視頻圖片中的目標信息。在這種方法中，背景圖片的獲取可通過將采集視頻圖片中的信息平均后得出，結合不同場景選擇不同的背景圖片，在這個過程中，背景圖片的刷新頻率也不斷提升，能夠不斷增強背景圖片的適應性。

2.3 光流法

該方法需要運用光流坐標系，通過移動目標光流和相鄰像素點的光流方差，憑借檢測圖像像素點之間的強度變化來檢測目標物體，需要將監控拍攝圖像中所有像素點的信息提煉出一個速度矢量，檢測出目標物體相關參數，如速度、運動方向等[3]。

不管是哪一種方法，均各有優缺點，表2 將各種方法的優缺點歸納其中。

表2 常用智能視頻檢測算法的比較

3 智能視頻監控技術在智慧交通中的應用分析

3.1 社會治安

（1）乘客行為分析。主要針對一些存在異常行為的乘客，比如持有危險器械的乘客，通過智能監控視頻能及時報警，防止犯罪事件危害社會。該技術還能分析乘客的相關行為特征，發現乘客中存在的各種情況，遇到危險的時候可及時呼叫安保或者警察，保證乘客的人身和財產安全。并且能為交通軌道等設置禁區，在軌道四周設置警戒線，防止發生越界行為，防止出現危險交通事故[4]。

（2）滯留品檢測。主要針對機場、高鐵、地鐵等旅客流量較大的場所，進行滯留品檢測能夠有效預防一些危險事件，如恐怖襲擊等。現實中，一旦這類場所出現長期滯留的物件，相關工作人員可推斷是否具有危險性，通過智能視頻監控技術提醒安保人員，防止恐怖事件的發生。

（3）追蹤識別。通過視頻監控技術能夠對不同城市間的重點人員和犯罪嫌疑人進行監控，通過人臉識別、交通工具載量識別等判斷出犯罪嫌疑人的活動軌跡，從而有效協助相關人員盡快抓捕罪犯，防止傷害無辜旅客。

3.2 交通管理

（1）交通管理。首先，智能視頻監控技術在交通管理方面也發揮著重要作用，能夠對車輛的形態和車牌等參數進行識別，及時獲取車輛信息，并能夠定位追蹤某些特種車輛的行車信息。其次，可以在道路交通中的紅燈十字路口進行抓拍，處理一些重點路段的違規行為等。最后，還能在城市中上下班高峰期以及一些擁堵路段進行車輛排隊長度的測量，并結合道路狀況緩解交通擁堵，讓道路交通更加順暢。

（2）交通流檢測。工作人員結合視頻監控畫面，能夠判斷道路車輛情況，并結合攝像機檢測結果，利用智能分析的方法檢測區域內是否出現目標車輛，根據車輛識別數據的統計結果推斷出目標區域的車輛情況。交通流信息檢測是交通管理中的重點，也是管理的重要手段，工作人員結合智能設備進行數據采集，并進行分析整合計算，得到一系列宏觀數據，指導相應人員有針對性地采取措施。結合智能監控設備的測速功能，能更好地掌握行車速度，計算出車輛在目標區域內的通行時間[5]。

3.3 交通安全

（1）交通安全監視。為了減少智能算法的漏判、誤判，不同的交通場景需要不同的機器算法，智能視頻監控技術在交通事故、路面異常等事件中的使用率是最高的，通過對這些事件提前進行預測，能夠幫助工作人員盡快修復路面，恢復正常車輛行駛狀態，節省時間。對于一些經常出現危險的路段，比如多霧、多泥石流的路段也可提前進行部署，通過自動化系統降低安全風險[6]。

（2）駕駛員疲勞度檢測。為了降低由于駕駛員疲勞促生的交通事故發生率，對駕駛員的駕駛狀態進行檢測十分必要，智能視頻監控技術可實現這一目標，能明顯降低安全事故發生率。通過高清拍攝設備采集相關數據，能準確識別駕駛員頭部、眼睛等狀態，也可以結合車輛行駛狀態，進行安全數據信息分析，判斷車輛行駛是否存在異常。目前，交通安全管理會更加側重“兩客一危”車輛駕駛員的情況，通過智能監控視頻技術能夠更好地識別。

4 智能視頻監控在智慧交通中的應用建議

不同交通場所對設備的要求不同，在現實中使用智能視頻監控技術需要結合實際情況，比如公交車站的首站和末站的監控，需要結合兩站之間的功能區域，根據需求進行智能視頻監控系統的布置，保證該技術得到充分應用，具體布設原則如下。

（1）辦公區域。對重點辦公區域進行監控，明確區域人員情況，以及調度室、監控室等區域，為可能出現的風險保留證據。

（2）車輛和行人出入口。利用智能視頻監控技術對這些出入口進行監控，為非法車輛出入或者可疑人員的調查保留證據。

（3）充電樁區域。可檢測該區域的車輛出入情況，保留數據以供后續使用。

（4）站臺區域。通過智能視頻監控技術可記錄站臺區域內的乘客情況，準確識別流通人員，對候車區非法旅客的物件情況進行監視，保留相關證據[7]。

（5）停車區域。通過智能視頻監控技術幫助工作人員掌握停車區域的車輛數目、車輛類型以及停車時間等，對一些亂停亂放、非法停放的車輛進行鎖定，另外對夜間停放、違規載客或者違規上下客的車輛進行監控，并在危險情況出現時及時進行預警和監測，對該區域的一些遺留物件和可疑物品進行圖像采集分析，一旦出現問題及時報警。

5 結語

智能視頻監控技術作為一種新興的道路交通監測技術，讓國家的交通管理邁上了更高的臺階，作為交通系統監控技術，對國家的交通管理起著至關重要的作用，為智慧交通相關部署提供了更大的技術支撐。為了進一步優化智能視頻監控技術在智慧交通中的應用，相關人員需要不斷對其進行深入研究，在保留其基本功能的基礎上，不斷優化智慧交通中運用智能視頻監控技術的模式，為我國交通事業的蓬勃發展作出貢獻。