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智能視頻分析技術推動道路監控趨向成熟

2020-04-09 15:29:19

智能視頻分析技術推動我國道路監控趨向成熟:當前高速公路安防建設正湧現出各類智能分析技術,譬如車牌自動識別、車輛軌跡跟蹤、流量檢測分析等新技術。通過這些新技術可擴展實現對沿途超速車輛抓拍,具體區間的車輛測速和流量統計等功能;可實現對大車非法占用小車車道抓拍功能;可實現車輛非法占用應急車道、隨意停車、逆行等抓拍功能;可實現針對高速公路重要出入口擁堵檢測、客車非法上下客檢測和抓拍錄像;可針對交通事故檢測抓拍錄像。隨著發展,視頻監控在高速公路、高速鐵路等方麵的應用越來越成熟。

  

對於高速鐵路而言,其安全監控的主要監測內容按對象不同可大致分為5大類:自然災害監測(如地震、雨量及洪水、風速和風向等),線路監測(如軸溫、路基災害等),大型結構物監測(如車站站房、隧道、牽引變電所及通信信號機械室內及周圍自然狀況監測等),物體侵入監測,列車運行狀況與車廂監測等。傳統的高速鐵路綜合安全防災係統都是基於各種傳感器來進行的,但是隨著視頻監控及其分析技術的不斷發展和進步,基於視頻的綜合監測係統得到了更多的重視和應用。

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主動紅外夜視技術

  

綜合安全防災係統的前端視頻監控點通常在戶外自然環境較為惡劣的場所,同時需要對目標進行全天候的監控,在夜間也沒有路燈、建築物燈光等其它的環境光源可以利用,對於雨天、霧天等特殊氣象條件要求能夠保持良好的可視距離,可視距離最好能在1-2公裏左右。目前市場上能夠提供的夜視技術主要有三種:被動紅外成像技術、基於紅外燈的主動紅外夜視技術、基於激光器的主動紅外夜視技術。

  

被動紅外成像技術適合於監控夜間人或車等運動物體,對於環境監控力不從心,基於紅外燈的主動紅外夜視技術可視距離近(300米以內),光源體積大壽命短故障率高,很難適應戶外惡劣的自然環境。基於激光器的主動紅外夜視技術目前已經比較成熟,包括紅外激光照明器燈、超低照度彩轉黑攝像機、紅外夜視專用監控鏡頭三大部分。

  

激光的特性決定了激光可以照攝更遠的距離,而且光強度也比常規光源要強的多。激光具有亮度高、單色性好、方向性好等優點,通過對波長的選擇可以增大CCD對波長的感應程度。激光燈的壽命很長,一般都在10000個小時以上。攝像機的選擇則主要顧及兩個方麵:一個是白天成像效果,一個是是否是感紅外的低照度。白天要求效果好,就是要求其有濾光片切換結構,白天濾掉不可見光,使成像色彩更真實,晚上切換到夜視模式,把不可見光放進來,這樣既能保證白天不失色,又能保證夜視效果。

  

夜視鏡頭的F數一般比常規鏡頭的F數要小,這就意味著鏡頭的進光量要比常規鏡頭要大,有較強的光收集能力,好的夜視鏡頭的鏡片對近紅外光進行了增透,提高了近紅外光的透過率。為了看清楚遠距離的物體,一般選用電動長焦鏡頭。

  

智能視頻分析技術

  

智能視頻技術源自計算機視覺與人工智能的研究,其發展目標在於將圖像與事件描述之間建立一種映射關係,使計算機從紛繁的視頻圖像中分辯、識別出關鍵目標物體,這一研究應用於視頻監控係統、將能借助計算機強大的數據處理能力過濾掉圖像中無用的或幹擾信息、自動分析、抽取視頻源中的關鍵有用信息,從而使傳統的監控係統中的攝像機不但成為人的眼睛,也使“智能視頻分析”計算機成為人的大腦,並具有更為“聰明”的學習思考方式。

  

這一根本性的改變,可極大地發揮與拓展視頻監控係統的作用與能力,使監控係統具有更高的智能化,大幅度降低資源與人員配置,同時,必將全麵提升安全防範工作的效率。智能視頻分析在火災報警、異物入侵報警、車站與橋梁監測方麵能夠發揮很多積極作用。

  

這類技術,作為道路監控智能化的重要手段,亦是越來越得到行業的關注,也被大量地應用到實際項目中來。就目前來說,道路視頻智能分析係統架構主要有三種方式:

  

智能分析攝像機:這是目前的主要實現方式,即將智能視頻分析算法嵌入到前端專業設計的攝像機中,當有行駛的車輛觸發攝像機抓拍後,攝像機即刻通過內嵌算法對視頻信息進行檢索和分析,然後將圖片及分析結果傳送到後台聯動處理中心。該種前端識別方式有兩大優點:一是處理效率高,二是隻輸出分析的結果,其傳輸的信息流量和帶寬占有率低。當然也可根據需求輸出雙碼流。

  

獨立式視頻分析設備:這是一種專用於道路智能視頻分析的獨立設備,其內嵌智能分析算法,其從前端攝像機提供的視頻流中識別車輛和行車違規信息,並將分析結果發送到後台。此種分析設備一般安裝在與前端攝像機距離較近的位置,其強大的智能視頻分析功能甚至可支持4路1080P高清視頻分析,同時可支持圖片和視頻流輸出。此獨立式設備方式具備兩大優勢,一是分析性能強大;二是可與多種類高清攝像機匹配組合。

  

後台處理方式:現在很多交通係統平台一般都開發有道路信息智能檢測模塊,統一將前端攝像機的視頻流發送到後台,再由後端平台進行分析。該模式的優點是集中性很強,而且利用後端平台硬件的超強的智能視頻分析性能,對識別的應用也較多樣化。當然,也存在一定的風險,如對網絡帶寬的要求非常高。當大量前端攝像機需要同步分析時,即便平台具備負載均衡功能,但由於前端攝像機傳回的信息量龐大,仍會對係統的處理性能和網絡帶寬造成影響。

簡而言之,智能分析功能的使用都是在圖像識別清晰的前提下進行過濾處理的。無論是針對智能前置的分析模式還是後端平台分析處理,高清畫質都是提高智能分析準確性的重要因素。由此可見,高清畫質不僅是單一的視覺效果上的滿足,同時,也能為智能分析提供更有用的分析環境。

  

綜合監控主機

  

傳統的矩陣監控係統有單獨的報警主機,但是通常隻能接入開關量報警,而現有的網絡視頻編碼器在報警接入方麵數量較少,不能滿足多種監測係統:強風、雨量、地震,多種數據協議:485總線,CANBUS總線等接入的要求,對多路模擬和數字量的采集無能為力。采用基於Arm9的嵌入式係統提供了極高的係統穩定性。多路插卡式設計,通過不同的插卡可以在一台主機上支持多路粉色视频-高清在线控製、RS-485總線或CANBUS總線、開關量輸入輸出、RS-232接口。

  

結語

  

視頻監控是安全防範係統的重要組成部分,包括前端攝像機、傳輸線纜、視頻監控平台。視頻監控以其直觀、準確、及時和信息內容豐富而廣泛應用於許多場合。近年來,隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發展,視頻監控技術也有了長足的發展。相信在視頻監控技術的穩步發展下,粉色视频-高清在线的交通安全將會得到越來越多的保障。 


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