高速公路视频事件检测系统研究

刘 伟

（山西省交通信息通信有限公司，山西太原 030006）

视频事件检测技术是一种基于视频图像分析、计算机视觉技术对路面运动目标进行检测分析的视频处理技术。随着视频监控技术逐步进入高清化、数字化时代，视频事件检测技术得到了较大发展。与传统的线圈检测技术相比，其具有安装维护方便、不破坏路面、不影响交通、综合成本投入较低等优势。视频事件检测系统可对路面上发生的各类交通事件进行自动检测、自动报警。该系统具有技术成熟、性能稳定、运行可靠等优点，作为交通管理的一种重要辅助手段，已越来越受到相关部门的重视和认可。

1 视频事件检测系统方案

目前市场上常见的视频事件检测方案，主要基于交通事件检测服务器的后端视频检测、基于视频事件检测摄像机的前端视频检测两种典型方案。

1.1 后端检测方案

（1）系统工作原理。

后端检测方案主要通过交通事件检测服务器获取前端视频采集设备压缩后回传的视频流，对视频进行分析，再将处理后的视频数据、检测数据、报警信息直接通过以太网交换机传输到网络存储服务器、交通事件检测管理平台。

（2）系统组成。

视频事件检测系统主要由前端视频采集设备、网络传输设备、交通事件检测设备、数据存储设备和交通事件检测管理平台组成。

①前端视频采集设备。利用安装在高速公路上的各种高清摄像机对道路进行实时监控，采集交通视频图像，以视频的方式进行传输。

②网络传输设备。由光传输设备、交换机等通信链路共同组成，负责将前端视频采集设备采集的交通视频图像传输到交通事件检测设备。

③交通事件检测设备。交通事件检测服务器采用软硬一体的方式，与交通事件检测管理平台、数据存储设备共同设置在监控中心机房。交通事件检测服务器获取到视频流后，通过智能算法分析交通视频流，检测到交通事件时，交通事件检测服务器将产生的报警信息、相关的事件图片发送给交通事件检测管理平台。

④数据存储设备。网络存储服务器用来存储交通事件信息及录像记录、交通流量的统计数据等。

⑤交通事件检测管理平台。接收交通事件检测设备上传的交通事件信息和图片，对交通事件信息进行实时报警提示、统计分析和产生报表，实现设备管理、用户权限管理。

（3）系统特点。

①支持集中式和分布式安装方式；

②可兼容各厂家前端设备，可充分利用原有设备；

③处理能力强，可以同时对多路视频进行检测；

④采用集中式管理方式，维护方便；

⑤可扩展性好。

1.2 前端检测方案

（1）系统工作原理。

前端检测方案通过视频事件检测摄像机对采集的高清视频进行逐帧检测，并分析无压缩的原始视频。在视频事件检测摄像机内完成图像采集、目标定位、交通量采集等全部功能，再将视频事件检测摄像机处理后的视频数据、检测数据、报警信息传输到网络存储服务器、综合管理平台。

（2）系统组成。

视频事件检测系统主要由前端视频采集设备、网络传输设备、数据存储设备、综合管理平台组成。

①前端视频采集设备。在高速公路上安装视频事件检测摄像机，视频事件检测摄像机不同于普通的摄像机，其具备交通事件检测和交通参数检测功能的摄像机，在该摄像机上可同时完成视频采集、目标定位、交通事件检测、交通量检测功能，并对监控画面进行智能视频分析。

②网络传输设备。主要由光传输设备、交换机等通信链路共同组成，负责将视频事件检测摄像机处理后的视频数据、检测数据、报警信息传输到网络存储服务器、综合管理平台。

③数据存储设备。网络存储服务器可存储交通事件信息及录像记录、交通流量的统计数据等。

④综合管理平台。接收视频事件检测摄像机处理后的各种数据，对交通事件信息进行实时报警提示、统计分析和产生报表，对视频事件检测摄像机进行配置管理、用户权限管理。

（3）系统特点。

①检测距离更远，检测精度更高；

②分析前端事件，提高分析效率和事件检测实时性；

③节省网络传输带宽，释放服务器运算能力；

④简化系统结构，节省机房空间。

1.3 系统业务处理流程

后端检测业务处理流程如图1所示，前端检测业务处理流程如图2所示。

图1 后端检测业务处理流程

图2 前端检测业务处理流程

1.4 系统功能

视频事件检测系统能够实现对各类交通事件的自动检测，包括违法停车、车辆逆行、行人、抛撒物、交通拥堵、火灾等事件检测功能。

（1）违法停车检测。

针对禁止停车区域，系统在该区域设置规则，当有车辆在此停留，并超过设定时间，系统将判定该车为违章停车，并调用摄像头进行抓拍。

（2）车辆逆行检测。

对车辆在检测区域内逆行或倒车的情况进行检测，有车辆违反行驶方向而逆向行驶或倒车时，系统可及时报警。

（3）行人检测。

检测行人穿越主路、车道滞留等危险行为，行走时间或行走距离不小于某一设定值。

（4）抛洒物检测。

高速公路上货车众多，满载的货车会有货物掉落到路面，系统可第一时间发现抛洒物，告知监控人员，对于抛洒物的大小，可在算法内进行设置，减少不必要的误报。

（5）交通拥堵检测。

系统对高速公路上因交通事故、雨、雪、大雾等天气造成车辆长时间滞留、排队、无法通行的情况进行实时报警、提示，提前告知交通、警察等管理部门，以便采取提前分流、诱导提示等手段进行调控。

（6）火灾检测。

对隧道内烟雾、火灾情况进行识别，发出报警信号，及时处理防范火灾。

2 视频事件检测系统应用中存在的问题

（1）视频检测精度的问题。

视频事件检测系统基于摄像机采集的视频图像进行分析处理，摄像机的安装位置及安装高度影响视频检测精度。恶劣天气、光线变化、复杂的道路状况等环境因素均会对视频检测精度产生影响。

（2）交通事件误报和漏报的问题。

视频事件检测系统采用了模糊识别技术，在复杂多变的道路环境条件下，无法做到检测数据的绝对准确，存在误报和漏报问题。

3 提高视频事件检测系统性能的建议

（1）为了达到较好的检测效果，应选取成像质量高的摄像机产品。摄像机安装高度约为6～15 m，视域取决于安装高度和镜头焦距。摄像机的安装位置根据摄像机类型的不同一般安装在高速公路中间隔离带、路边防护栏外路肩、路边防护栏外高地，隧道内的洞顶中间位置或洞壁位置等区域。

（2）运用更智能先进的算法对交通事件进行检测分析，加强对恶劣天气、光线变化及复杂的道路状况等环境因素的抗干扰性，对夜间光线不足、路面积水反光、车辆阴影、摄像机抖动等干扰因素进行过滤，提高视频事件检测系统的准确性，有效减少误报率。

4 结语

随着我国交通事业的迅猛发展，交通事故和交通拥堵明显上升，交通现代化发展的同时，管理负担不断加大。运用视频事件检测系统可自动检测交通事件，实时快速报警，为高速公路的日常通行及交通安全管理提供帮助，提升高速公路的运营效率。