智能视频分析技术在轨道交通视频监控系统中的应用

陈雁　赵瑜　管才路　郭晓明

【摘 要】随着城市居住人口的急剧上升，地铁、高铁等的载客量逐年上升。轨道交通面临的公共安全问题日益严峻，轨道交通视频监控系统可为增强公共安全提供强有力技术支持。传统的视频监控系统因效率低下以及易错过关键目标，容易使视频监控处于“监而不控”的状态，从而导致海量视频数据的利用率极低。智能视频分析技术在原有监控网络的基础上，融合图像处理方法、模式识别技术和计算机视觉算法对视频进行分析提取，具有预警快、效率高的特点。本文着重阐述智能视频分析技术在轨道交通目标检测系统中的应用并提出具体的技术方案。

【关键词】轨道交通；视频分析；目标检测

本文主要从运动目标检测、入侵检测、基于视频的列车防碰撞技术和轨道交通遗留物检测技术几个方面阐述智能视频分析技术在轨道交通视频监控系统中的应用。

1 轨道目标检测技术

轨道目标目标检测的根本任务是在从监控视频中，检测出目标物体，并且给出目标物体的位置、颜色和大小等信息，为后续的视频分析提供有效的数据。本文提出的轨道目标检测技术能够解决传统检测技术当中面临的连续的光照变化、背景物更替、动态背景变化、目标分散、图像存在阴影及反射现象的难题。轨道目标检测算法的核心是建立与场景中背景相一致的背景模型。整个算法的流程图如下：

其中，预处理的主要任务是增强视频图像质量，并将原始信号转化为算法所需的特征；背景建模则对真实世界的背景进行表观建模，同时确立更新机制。而更新过程往往会利用到分割结果的反馈；前景分割阶段通过算法的分析得到二值的前景掩膜；数据验证阶段对掩膜中的像素进行进一步的校验并产生最终的分割结果。

2 基于视频的入侵检测技术

基于视频的入侵检测技术从视频中主动挖掘有用的异常信息，从而进行预警，防止危害事件进一步恶化。轨道交通应用中的特定区域为警戒区域，不允许运动目标进入，当发现目标进入该区域的时候，需要给出警告提示，本文提出的入侵檢测技术包括区域入侵检测和越线入侵检测两种应用场合。

（1）区域入侵检测

区域入侵检测功能需要设定入侵区域，通过设置顺时针排列的点坐标可构成算法要求的凸多边形检测区域，算法流程图如图2所示。

（2）越线入侵检测

越线入侵检测需要人为设定警戒线和入侵区域，当有人穿过了警戒线或者进入了入侵区域时就进行报警。算法流程图如图3所示。

3 基于视频的列车防碰撞技术

针对屡次发生的列车相撞事故，本文联合运用计算机视觉标定、三维重建和运动目标检测与跟踪等方法提出基于视频的列车防碰撞技术。该技术由两个基本方案构成如图4。该技术运用了先进的计算机视觉技术和我们自主提出的部分数学模型，可以很好的对多个摄像机内视场中的运动目标进行监控和测速，最终实现碰撞分析的功能。该系统不仅扩充了轨道智能视频监控的内容，而且与传统预警技术相结合可以使轨道交通安全得到更好的保障。

图4 列车防碰撞技术方案图

4 轨道遗留物检测技术

为了更好的保障人们的生命财产安全，本文提出对公共场合的遗留物进行检测的技术。该技术可以从视频中主动挖掘有用的异常信息，从而预警公共场合的危险物品，并通过及时采取有效措施保护公共安全。该技术采取的算法是基于静止物的目标跟踪方法，其流程图如图5。

5 结束语

智能视频分析是新一代的视频分析技术，它在原有监控网络的基础上，采用先进的图像处理方法、模式识别技术和计算机视觉算法，能有效的挖掘视频中的有效信息，为海量信息自动化处理和视频异常事件的自动预警提供有效的技术保障。其作为轨道交通视频监控的重要一部分，从以往的“被动监控”变成“主动监控”对轨道交通公共安全行业的发展有着不可替代的作用。

【参考文献】

[1]伊益华.铁路视频监控系统技术分析及应用[J].科技创新与应用.2014（11）.

[2]陈阳，蒋飞.基于智能视频分析技术的态势感知与预警系统[J].兵工自动化，2014（07）.

[责任编辑：朱丽娜]endprint