视频图像识别技术在高速公路隧道安全管理的应用

摘要：由于高速公路隧道的道路情况复杂、环境相对封闭等特点，隧道中一旦发生事故，将极易造成人员伤亡、车辆损毁、交通堵塞以及产生二次事故等严重后果。本文通过采用基于视频图像识别技术的设备对通行隧道的车辆进行监测，尤其是危化品运输车辆，实时监测隧道内车辆类型分布，对隧道内车辆通行异常情况及时预警，实现隧道日常运营管理要求。同时隧道内发生事故时，系统可及时提供隧道车辆情况，为隧道内应急救援方案的制定与实施提供数据支撑。

关键词：高速公路隧道;视频图像识别技术

一、系统现状

随着我国经济的快速发展，高速公路通车里程剧增，由于地理条件的限制，为保证高速公路线性指标要求，隧道成为高速公路建设的唯一选择。由于隧道的道路情况复杂、相对封闭等特点，一旦发生事故，极易造成人员伤亡、车辆损毁、交通堵塞、二次事故等严重后果。同时，隧道事故救援难度大，隧道内车辆类型分布情况、危化品车辆情况不能实时掌握，相关部门不能根据隧道内情况采取相应的救援策略，影响救援效率。

二、应用方案

（一）方案概述

本方案通过在高速公路隧道入口、出口分别部署车辆视频特征采集系统，实时检测通行隧道的车辆特征，并自动识别车辆车牌、车型、轴型、轴数、轮数及危化品车辆信息。对于危化品车辆，设备支持对危险货物品类进行识别，识别符合GB 6944-2012《危险货物分类和品名编号》标准。在隧道管理中心安装高速公路隧道安全通行预警系统软件，展示隧道通行状态、隧道内车辆类型分布情况、危化品车辆情况，系统软件建立预警模型，对隧道划分风险等级，风险点自动提示报警。

（二）系统功能架构

隧道安全管理预警系统架构如图1。

（三）系统业务工作流程

隧道入口车辆特征识别设备对驶入隧道的车辆进行检测，识别车辆特征信息，并判断车辆是否为危化品运输车辆。隧道安全通行预警系统对隧道内部车辆情况进行展示，包括隧道内车辆数量、危化品车辆数量，及当天通行车辆数量及危化品车辆数量。隧道出口车辆特征识别设备对车辆进行检测，通过车辆特征信息进行入、出口车辆匹配，包括车牌、车型、危化品车辆特征结构化特征及车头、车侧图等。

隧道入、出口车辆匹配后，系统对隧道内行驶缓慢、饱和度过高、通行滞留、车载物遗撒等情况进行分析，并建立对应的预警模型，判定隧道运营风险等级，通过颜色、声效等方式及时提醒监控员查看、确认、处置。系统预警流程如图2。

（四）系统现场图

隧道车辆特征识别设备包括车头车牌图像识别设备和门架车型识别设备，可安装于ETC门架或L杆。车头识别设备覆盖2+1车道，车型识别设备覆盖单车道。设备现场安装图如图3、4。

三、关键技术及设备

（一）关键技术

本方案运用纯视频技术对车辆进行检测与识别，以每秒120帧的帧率实时检测，通过高帧率扫描手段获取车辆完整侧面信息，不受车辆长度影响。

设备内置高阶图像AI算法，通过背景分离算法实现车辆的分离，车辆分离准确率高，获取的车辆侧面图像清晰、完整。通过深度学习识别算法对车侧图像进行车轮检测、单双轮识别、客货识别等，输出车辆车型信息。同时深度学习算法能提取、分析车辆侧面轮廓、重要图形、文字信息，进而判断车辆是否为危化品车辆等特殊车辆类型。

隧道安全管理预警系统平台，通过车辆多特征信息、时空信息等进行车辆匹配，匹配率高。后台算法具备图片AI分析功能，自动进行图像的自动分析，实现车辆遗撒物的检测及预警。

（二）关键设备

门架视频车型识别设备是遵循国家/行业相关标准自主研发的车辆特征识别产品，采用视频扫描方式进行车辆侧面特征的检测，识别车辆车型、轴数、危化品车辆信息等，同时输出车辆侧面特征大图，车辆侧面特征清晰可辨识。

设备能适应车辆高速通行场景，对车辆特征识别、危化品车辆识别准确率高。支持对车速低于220km/h的车辆进行检测与识别，全天候车辆捕获率不低于99%，车型、轴数等车辆特征识别准确率大于99%，危化品车辆识别准确率大于98%。

四、应用效果

本系统用于隧道安全通行管理，通过对隧道入口、出口的车辆特征采集数据进行匹配，确认当前隧道内车辆、车型分布、危化品车辆情况等，判断隧道当前是否存在行车缓慢、通行滞留、饱和度过高、危化品车辆多、车载物遗撒等风险点，自动提醒隧道运营风险点，做到隧道事故提早发现、快速处理，降低隧道运营成本及风险。

通过系统平台可以实时掌握隧道内车型种类、车型分布、危化品车辆情况，出现事故时，可以为救援计划制定及开展提供依据及信息支撑，尽量减少事故造成的损失，减轻事故对隧道造成的不良影响。

五、结束语

隧道是事故高危路段，出现事故救援困难，容易造成严重的人员伤亡、财产损失，阻断交通。本文运用视频创新技术手段，搭建隧道安全通行预警系统，实现隧道通行车辆类型分布及通行情况的分析，建立预警模型，实现隧道运营风险点的自动报警提醒，降低隧道运营风险，保证隧道行车安全。

同時，在隧道出现事故时，系统采集数据可为救援决策制定提供信息支撑，提高救援速度，减少人员伤亡及财产损失。

参  考  文  献

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作者单位：季军志    安徽省交控建设管理有限公司

季军志（1984.09.11-），男，汉族，安徽合肥，本科，高级工程师，研究方向：高速公路机电系统。