智能視頻分析技術(shù)助力智慧城市交通改善

     一、國(guó)內(nèi)交通環(huán)境分析  

    近十年我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速，目前國(guó)內(nèi)城市人口密集區(qū)，機(jī)動(dòng)車和非機(jī)動(dòng)車數(shù)量訊速增長(zhǎng)，同時(shí)相對(duì)匱乏且陳舊的道路交通設(shè)施、布局不盡合理的城市路網(wǎng)已經(jīng)不堪重負(fù)，導(dǎo)致城區(qū)交通擁堵頻繁、交通秩序混亂等問(wèn)題日益嚴(yán)重。特別是早晚流量高峰期間，道路人流、車流量基本處于飽和或超飽和狀態(tài)，車輛行駛緩慢，加上車輛違規(guī)行駛、商販占道擺攤設(shè)點(diǎn)、車輛亂停亂放、侵占道路等現(xiàn)象比較嚴(yán)重，使得“上馬路看車展”已越來(lái)越成為城區(qū)交通的一種常態(tài)，是城市交通管理的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

　　根據(jù)中國(guó)科學(xué)院《中國(guó)新型城市化報(bào)告2012》報(bào)告發(fā)布，對(duì)中國(guó)50個(gè)城市上班路上的平均時(shí)間進(jìn)行了排名，北京以52分鐘居榜首，廣州、上海以48分鐘、47分鐘緊隨其后，深圳以46分鐘居第四。報(bào)告還提出，2011年的中國(guó)內(nèi)地城市化率首次突破50%，達(dá)到51.3%。這意味著中國(guó)城鎮(zhèn)人口首次超過(guò)農(nóng)村人口，中國(guó)城市化進(jìn)入關(guān)鍵發(fā)展階段。

　　十年前，中國(guó)的二線城市，交通擁堵很少見(jiàn)，但是近5年來(lái)，交通擁堵已經(jīng)成為二線甚至三線城市的常態(tài)。全國(guó)百萬(wàn)人口以上城市有80%的路段和90%的路口通行能力已經(jīng)接近極限。

　　交通擁堵使交通延誤、車速降低、時(shí)間損失、燃料費(fèi)用上升、排污量增加，同時(shí)誘發(fā)交通事故，影響人們的工作效率和身體健康。而對(duì)于城市交通管理者來(lái)說(shuō)，一方面是日漸增長(zhǎng)的交通壓力，另一方面卻是警力人員的捉襟見(jiàn)肘，如何利用科技手段加強(qiáng)管理效率，增進(jìn)交通良性循環(huán)成為很多城市交通治理和發(fā)展的重要思路之一。高清攝像機(jī)的廣泛使用和基于高清圖像的視頻分析技術(shù)的發(fā)展，有效的解決了技術(shù)手段問(wèn)題，使得智能交通信息化系統(tǒng)在每個(gè)城鎮(zhèn)得以廣泛應(yīng)用。

　　二、視頻分析技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

　　視頻分析技術(shù)就是使用計(jì)算機(jī)圖像視覺(jué)分析技術(shù)，通過(guò)將場(chǎng)景中背景和目標(biāo)分離進(jìn)而分析并追蹤在攝像機(jī)場(chǎng)景內(nèi)目標(biāo)。用戶可以根據(jù)的分析模塊，通過(guò)在不同攝像機(jī)的場(chǎng)景中預(yù)設(shè)不同的非法規(guī)則，一旦目標(biāo)在場(chǎng)景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出告警信息，監(jiān)控指揮平臺(tái)會(huì)自動(dòng)彈出報(bào)警信息并發(fā)出警示音，并觸發(fā)聯(lián)動(dòng)相關(guān)的設(shè)備，用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警的場(chǎng)景重組并采取相關(guān)預(yù)防措施。這種技術(shù)前幾年只是在標(biāo)清攝像機(jī)中做一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，如越界、人員聚集等，但是標(biāo)準(zhǔn)攝像機(jī)有者自身的先天不足，取景范圍受限，圖像不清晰，尤其在快速變化的道路上很難有效的分析和取證。

　　隨著高清攝像機(jī)的大量使用，高清圖像的視頻分析技術(shù)也得以快速發(fā)展，如今已在城市智能交通系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。其中應(yīng)用最多的是電子警察系統(tǒng)、交通卡口系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)車流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　1、在電子警察系統(tǒng)中的應(yīng)用

                      圖1車輛檢測(cè)流程

　　視頻分析技術(shù)在電子警察中的應(yīng)用，主要是利用視頻分析技術(shù)對(duì)行進(jìn)車輛的行為進(jìn)行分析，通過(guò)測(cè)流程高清攝像機(jī)抓拍的實(shí)時(shí)視頻，對(duì)每一幀圖像進(jìn)行比對(duì)分析，運(yùn)用智能算法計(jì)算圖片的變化分析監(jiān)控區(qū)域內(nèi)車輛的變化曲線，進(jìn)而檢測(cè)車輛經(jīng)過(guò)并判斷車輛的違章行為。其中主要的檢測(cè)方式有：

　　（1）車輛檢測(cè)原理

　　采用基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的車輛檢測(cè)方法，其核心原理是通過(guò)學(xué)習(xí)建立道路背景模型，將當(dāng)前幀圖像與背景模型進(jìn)行背景差分得到運(yùn)動(dòng)前景像素點(diǎn)，然后對(duì)這些運(yùn)動(dòng)前景像素進(jìn)行處理得到車輛信息。該方法效果的優(yōu)劣依賴于背景建模算法的性能。其流程圖如圖1所示。

　　整個(gè)檢測(cè)過(guò)程分為以下幾個(gè)步驟：

　　由高清攝像抓拍主機(jī)獲取實(shí)時(shí)的視頻流。