智能交通監控系統信息管理平臺的設計與實現

翟乃濱

（淄博市公安局交警支隊張店大隊，山東淄博 255000）

0 引言

隨著經濟發展，城市化進程加快，城市交通規模與壓力也隨之增大。傳統交通管理方式與當前交通發展水平不匹配。在此背景下，引入信息化手段與網絡技術對交通管理方式進行升級變得尤為關鍵。作為交通管理的重要組成部分，監控系統在智能交通領域中發揮著主要作用。現階段，智能交通監控系統已經引入高清攝像頭、5G、大數據和云計算技術，在此基礎上，城市交通管理朝著智能化、現代化方向發展[1]。文章以智能交通監控作為研究對象，分析監控管理平臺在交通領域中的應用價值，期望通過該研究為交通狀況信息實時獲取與智能交通管控提供幫助。

1 智能交通監控管理平臺的設計思想

1.1 系統框架

考慮到智能交通監控管理平臺與軟件開發技術存在密切關系，鑒于此，在對監控平臺進行設計時，首先，需要考慮數據接口之間的連接。其次，要關注信息平臺系統設計方案的可行性，注重優化數據結構。最后，應關注設計平臺的實踐應用，確保充分發揮智能交通監控系統的核心價值。智能交通監控系統設計的整體框架結構如圖1 所示。

圖1 智能交通系統設計框架圖

經過分析圖1 可知，管理平臺與交通監控系統是一個有機整體，通過對監控系統的優化設計，可以明顯提升交通領域管理水平，為城市交通指揮與管理提供技術支持。

1.2 系統主要模塊

一是邏輯控制模塊。該模塊是維持系統運行的關鍵部分，通過對該模塊的設計與實現，可以提供邏輯控制、數據初始化與規則參數控制。該模塊也是監控模塊與顯示模塊算法的基礎，主要負責各模塊之間溝通與數據傳輸邏輯選擇。

二是監控模塊的設計。該研究涉及的監控模塊具體包括車輛位置跟蹤、車輛屬性信息識別、路況信息獲取與交通管理數據生成等。其主要完成交通監控系統事務，可通過對該模塊設計，調用計算機視覺算法，實現對交通管理數據的智能化分析與處理。

三是展示模塊的設計與實現。該模塊主要涵蓋數據視頻存儲、回放與視頻數據融合，屬于智能交通監控管理平臺模塊[2]。此外，交通監控視頻模塊升級后，還能夠為有關人員提供視頻查詢、修改、刪除等多種操作場景。

2 交通領域監控系統信息管理平臺的設計方案研究

2.1 數據結構設計

針對交通監控系統信息管理平臺的設計而言，程序中的每個RectInfo 矩形表示一個實際的個體，該部分也是智能交通模塊中的重要組成部分。

在交通監控系統平臺設計中，為更好地發揮系統應用優勢，有關人員需要重視數據結構設計，將RectInfo 結構體形式應用在數據庫設計中。鑒于此，在管理平臺的設計與實現中，有關人員需要完成對車輛個體的定義，將整個車輛置于交通管控重要位置上，通過對其四維坐標（x，y，z，h）的確認，獲取車輛位置信息與行駛狀況。車輛矩形結構體參數設計見表1。

表1 車輛對象矩形框RectInfo 結構體

明確數據結構是交通監控系統設計的前提與基礎，為更好地發揮數據技術在交通信息管理平臺中的應用價值，相關人員需要明確具體交通場景，充分結合數據分析技術與交通管理場景，并以此作為依據，檢查信息平臺運行的可靠性，為智能交通場景目標的快速實現夯實基礎。

2.2 平臺架構設計與實現

當數據結構設計符合要求后，設計人員需充分考慮智能交通需求，對信息管理平臺的架構進行設計與完善。該平臺完善的重點內容是集合交通監控系統，并在此基礎上整合交通規則設計模塊、交通數據生成與存儲模塊以及車輛、路況視頻查詢與回放模塊。

在設計與開發階段，程序開發人員設計基于交通監控系統的實現類，類名稱定義為CViedeoFrameDoc，其功能是數據采集與分析。

此外，程序開發人員還設計以交通規則設置作為核心的窗口類，其具體作用是定義交通場景中管理規則。通過對該模塊的設計，能夠劃定車輛空間范圍、運行方向和違章數據。程序開發人員也重視完成對CRegion 類與CRule 類的設計優化[3]。在該設計中，獲取交通數據的主要方式為道路交通攝像頭，攝像頭的數據庫字段信息如表2 所示。

表2 交通攝像頭的數據庫字段信息設計

2.3 信息管理平臺數據應用

該平臺在數據應用層面主要設計查詢與回放，即支持用戶選擇指定時間段的車輛路況視頻，通過視頻回放的方式確定是否有目標車輛的通行記錄以及違章行為。該場景的實現基礎是利用攝像裝置的信息采集功能以及數據分析技術。通過優化設計車輛與道路信息數據結構，能夠為交通管理部門提供可靠的數據流信息，滿足城市交通智能化與信息化管控需求。在交通監控系統的設計全過程中，對信息管理平臺數據的應用是核心部分，鑒于此，軟件設計人員需要關注數據信息的準確性，并且能夠利用相關功能模塊高效統計數據信息。

3 智能交通監控系統信息管理平臺實現的技術路徑

3.1 車牌識別

作為智能交通信息管理平臺的主要實現方式，車輛識別技術的應用場景十分廣闊。通過識別與分析車牌信息，能夠幫助交通指揮管理人員分辨車輛屬性信息與運行狀況，并為交通管理措施的選擇提供依據。研究表明，車輛牌照的定位與識別已經成為智能交通的重要標識[4]。

在傳統的交通車輛身份識別中，經常使用的技術方法是IC 卡識別，該方式需要使用大量的操作設備，其成本較高，且識別速度慢，步驟極為繁瑣。而引入大數據和移動網絡設備后，信息管理平臺可以準確快速地識別車輛信息身份，其識別算法能夠準確獲取車輛的思維坐標信息以及運行軌跡，使動態監控交通狀況成為可能。

將計算機視覺模擬與圖像處理技術應用在監控系統信息化管理平臺，還能夠準確定位目標車輛。在具體實現環節，處理層會接收到輸入的圖像信息，經過對圖像數據的智能分析，可得到基于車輛運行軌跡的模擬圖像，具體涵蓋道路信息與車輛位置。在此過程中，為獲得道路車輛的清晰圖像，設計人員還將大數據匹配技術與直方圖搜索理論應用在平臺設計模塊中，通過對車牌區域的智能摳圖，獲取特定位置的交通狀況信息，以減少數據檢索數量，避免系統運行過程中出現內存溢出。

由于車牌由多個字符串組成，因此，在識別車牌關鍵信息時，可對字符串做出分割，在獲得單個或指定多個字符串后，提取有用信息，由此減少對數據資源的占有量，使信息管理平臺的作用得到充分發揮[5]。為提升車牌信息識別結果的準確性，建議相關人員在拆分字符串時，特別注重去除‘’與空格，同時判斷車牌有效性，避免出現數據冗余。通過車牌識別與智能監控系統之間的聯動，可以顯著提升智能交通管理技術的應用水平。通過車牌識別系統獲取的信息還可作為交通違規查詢的依據，可明顯降低交通執法人員的工作量，并為城市智能交通監控方案的實施提供技術保障。

3.2 圖像處理

以往在圖像處理技術的應用中，考慮到不同交通環境場景下，視頻參數、成像質量之間存在較大差異，使得視頻監控結果的準確度降低，難以為智能交通模式提供可靠素材。為解決上述問題，交通領域推出信息管理平臺，將平臺功能模塊與監控系統整合起來。通過對以上技術措施的應用，交通監控視頻的對比度以及分辨率均達到滿意標準。

在智能交通場景的實現中，考慮到部分采集的圖像與車牌檢測、光學字符識別結果之間存在差異，因此對部分圖像采取色彩增強技術，該技術的實現基礎是監控系統提供的視頻流。以信息管理平臺作為載體的視頻流，對交通管理產生的價值較高，基于此，技術人員多通過軟件技術完成對原始圖像的技術化處理。

智能交通監控系統在監控視頻圖像的處理中，采取的處理方法主要是圖像邊緣檢測、圖像去噪、色彩模式轉換、圖樣插值等。同時，在圖像信息的確認方面，引入較為先進的大數據、云計算技術，通過對數據信息的整理與深度挖掘，能夠為管理人員提供較為精準的坐標，由此實現對車輛信息的動態跟蹤。

此外，在視頻幀的獲取上，有關人員將基本矩陣、單位矩陣和視覺模擬技術應用在系統設計層面上，同時要特別關注目標交通范圍內車輛對象的位置變化，通過做好光流計算、動作分析等多項工作，完成對監測目標的動態跟蹤。基于對上述圖像處理技術的科學應用，交通視頻監控領域的智能化水平達到行業先進標準，還可為后期的圖像分析提供有價值數據信息。

3.3 OpenCV 視覺庫

智能交通監控系統設計的交通智能監控部分采取的技術框架為OpenCV，其屬于計算機視覺函數庫，被廣泛應用在圖像與視頻信息的加工與處理中。此外，OpenCV 還提供基本視圖與數據存取操作方案，并且具有多種類型的應用程序接口，為系統框架的二次設計開發提供便利條件[6]。

在具體的應用環節，OpenCV 的源代碼能夠基于不同的業務場景進行優化，借助該技術框架開發的智能交通監控系統具有較強的可移植性，其實現的功能主要是視頻數據存儲、圖像格式設置與轉換、視頻資源的傳輸與共享。

目前，智能交通監控系統的應用價值越來越被行業人員關注。在系統的應用層面上，部分設計人員將I/O 流技術與視頻輸入、輸出有機結合，并在此基礎上，開發一套適用于多種視頻格式與圖像格式的交通信息管理指揮平臺。在平臺功能的實現過程中，為確保各功能具有健壯性，滿足智能交通發展提出的最新要求，設計人員要對信息平臺的算法架構做出優化，充分發揮視覺模擬技術在信息管理平臺中的應用價值。

在智能交通場景模塊的實現中，設計人員需要將監控系統作為核心組成部分，并關注視頻信息資源在管理平臺中的存儲與調用，通過設計交通信息動態存儲與選點回放等功能模塊，提升對監控視頻的處理效率。該系統對視頻結構的動態生成與獲取的基礎是OpenCV，可供選擇的數據結構有B+數、linked 鏈表。通過對上述視覺庫技術方案的應用，充分開發智能交通監控系統的內在潛力，明顯加快交通系統信息化管理平臺的設計與實現進程。

4 結語

綜上所述，分析智能交通監控系統的設計思路，對基于該系統構建的信息管理平臺的實現路徑做出探索。研究結果指出，將信息管理平臺系統應用在交通領域，能夠最大限度地提升交通監控的智能化水平。在具體實現環節，設計人員應關注平臺數據結構設計，同時做好數據庫設計與信息傳輸接口優化，最終通過采取車牌識別技術、圖像處理與OpenCV 視覺庫等技術手段，使交通監控系統信息化管理平臺的優勢得到充分發揮。