浅析视频分析技术在智能交通中的应用

文/张营

ITS是一种实时、高效、全方位的综合交通运输管理系统。它是将先进的信息技术、定位导航技术、数据通信传输技术、自动控制技术、图像分析技术以及计算机网络和信息处理技术等有效地综合运用于整个交通管理体系，将人、车、路三者紧密协调、和谐统一，从而建立起大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输管理系统。

智能交通系统可以为交通部门及时、准确地提供诸如车流量、道路拥塞度和事故监控等交通信息，使交通部门能有效地获取有关交通状况的信息，并进行处理，从而更好地发挥交通管理系统在交通监视、交通控制、出入控制、救援管理等方面的准确性和调控性。

目前得益于人工智能计算机视觉技术和硬件技术的飞速发展，图像和视频技术已经广泛应用于新一代智能交通系统中。计算机视觉就是利用各种成像系统代替视觉器官作为视觉信息输入手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉不仅能使机器感知环境中的几何信息，包括位置、大小、形状、运动等，还能对它们进行描述、解释和理解。计算机视觉技术为交通系统提供了直观方便的分析手段，交通环境中的大量信息，如车辆、交通标志和路面标识等都源于视觉。用计算机视觉来处理和理解这些信息成为一种必然的选择。

国内智能交通系统现状

目前国内的智能交通系统的主要应用还是集中在智能视频监控功能，但实际的监控任务仍需要较多的人工完成，在很多情况下，视频监控系统所提供的信息是没有经过任何解释的视频的裸数据，这就不能充分发挥监控系统应有的实时机动的监督作用；另一方面，为了防止一些车辆和行人的违章、违法行为，对无人值守的视频监控系统的需求量日益上升，这类系统主要目标是减少对繁琐人工的依赖，自动完成对复杂环境中人和车辆进行实时观测以及对感兴趣目标的行为进行分析和描述。要完成这些任务，需要涉及到计算机视觉领域中许多核心技术，对感兴趣目标的持续跟踪是其中的核心技术之一，是基于视频场景分析、行为理解等诸多后续处理的基础。

智能视频分析技术概述

智能视频分析技术起源于计算机视觉技术，它综合应用图像增强处理等技术，在实现目标与背景分离的基础上，通过将目标特征信息与预先设置的模板或规则进行比对，自动识别感兴趣的目标、行为、事件或数据并产生报警，必要时可自动跟踪异常目标并联动其他安防设施，显着提高了安全防控整体效率和能力。同时利用安防智能视频分析技术在海量历史视频信息中实现基于时间、地点以及语义特征描述的智能化查询搜索，可以为公安机关侦察办案提供高效的查证手段。

智能视频分析应用系统基本架构

智能视频分析应用系统总体架构主要有以下三种模式：

前端嵌入式部署模式

将智能分析功能模块前置于视频采集前端设备，共享摄像机图像处理芯片或专用高性能DSP作为智能分析引擎，实现对异常目标、行为、事件的智能分析。这种架构不受图像传输环节影响，缓解了视频传输及后台存储压力，同时利用非压缩原始图像进行智能分析，实时性好，针对性强，便于大规模部署。不足之处是难以支撑复杂智能分析应用，且由于前端处理压力大，对前端设备集成散热工艺和稳定性提出较高要求，比较容易受环境因素制约。另外，前端嵌入式智能分析软件升级困难，在一定程度上增加安装调试与运行维护的难度与成本。

后台服务器部署模式

通过部署在安防监控中心的专用服务器或专用客户端实现智能分析应用。这种架构有效解决了前端处理能力不足的矛盾，可以通过强大的后台处理能力实现复杂目标、行为、事件智能分析；方便与其他专业应用系统融合，拓展智能分析应用范围；智能分析引擎后台运行环境有保证，系统工作稳定性大大提高，且方便智能分析软件升级，有效降低系统运行维护压力。总之，这种架构比较适用阶段性固定监控场景智能分析应用（如大型活动安保），但对后台服务器性能配置要求较高，智能分析水平容易受图像传输链路带宽限制，实时性能不够理想，应对大规模智能分析应用显得力不从心。

分布式混合部署模式

将部分相对简单的视频预处理功能前置于摄像机（或视频服务器），完成目标特征数据提取、打包、发送；后台智能分析引擎负责接收目标特征数据，完成与预设规则或模块进行分析比较并且自动产生报警。这种架构降低了前端智能分析压力，后台服务器只需要对目标数据进行分析，同时方便与其他专业应用系统融合，提高了智能分析效率和能力，比较适合大规模、高性能智能分析应用，但系统部署整体代价及运行维护压力不容低估。

智能交通系统与视频分析技术应用

目前在北京，京藏、京承、京港澳三条高速公路上已经实现了视频的智能监控。地铁回龙观站、天通苑站、西单站、国贸站、东单站5个站点也将利用先进的智能视频监控系统得到轨道路网客流实时状态信息，为乘客提供轨道拥堵信息服务。同时在19个公共汽车换乘车站和大客流车站的出入口、站台、换乘通道、列车两端，安装了178套客流感知和图像监控设备，实现客流流量和密度的实时检测和预警预报。

结束语

在公路交通智能化飞速发展的21世纪，智能交通技术将多项技术结合在一起，以人工智能控制交通领域的方方面面，它的普及有效的减少了交通事故的发生，对于资源的有效合理利用在降低环境污染的同时也有助于最大限度的发挥交通基础设施的优势效能，提高交通运输系统的运行效率和服务水平，为公众带来出行的方便。数种因素结合下，ITS必然会成为未来城市交通的主角，人们的交通出行也将逐渐走向“智能化”。