智能交通系統(tǒng) (Intelligent Transport System，簡(jiǎn)稱ITS)是典型的信息化綜合應(yīng)用系統(tǒng)，涉及信息、電子、控制等各方面技術(shù)。信息采集主要通過(guò)線圈、雷達(dá)、圖片抓拍、動(dòng)態(tài)視頻等方式實(shí)現(xiàn)，信息發(fā)布主要通過(guò)城市引導(dǎo)牌、網(wǎng)站等方式向公眾發(fā)布信息。

　　近年來(lái)，電子警察、道路電子卡口、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等系統(tǒng)在城市中大量建設(shè)，相關(guān)系統(tǒng)及信息被陸續(xù)整合到智能交通系統(tǒng)中。這三類系統(tǒng)，以其可視化、智能化、易與現(xiàn)場(chǎng)指揮聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)，在城市智能交通系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越大的價(jià)值。高清抓拍以及高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控是電子警察、道路電子卡口、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控的核心技術(shù)，下文對(duì)其技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析闡述。

　　高清抓拍解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

　　高清抓拍系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　以高清抓拍及圖像識(shí)別為核心技術(shù)的卡口系統(tǒng)和電子警察系統(tǒng)是智能交通平臺(tái)的主要數(shù)據(jù)來(lái)源，抓拍系統(tǒng)部署在十字路口、出入城路口及其他重點(diǎn)路段，主要作用包括：

　　· 提供車流量、車輛行駛速度等信息，經(jīng)智能交通平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理，通過(guò)交警指揮平臺(tái)、路口引導(dǎo)牌進(jìn)行顯示，為交通指揮、車輛引導(dǎo)提供參考信息;

　　· 自動(dòng)識(shí)別經(jīng)過(guò)路口的車牌字段，綜合多個(gè)路口信息，對(duì)車輛來(lái)源、目的地進(jìn)行判斷，為交通疏導(dǎo)提供判斷依據(jù);

　　· 對(duì)通過(guò)車輛車牌進(jìn)行報(bào)警設(shè)置，如進(jìn)行單雙號(hào)出行車牌判斷，對(duì)違規(guī)上路車輛進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，為執(zhí)行交通規(guī)則提供有效手段。

　　高清抓拍技術(shù)產(chǎn)生與發(fā)展

　　2006年左右，國(guó)內(nèi)第一套高清抓拍系統(tǒng)在城市智能交通系統(tǒng)中得到應(yīng)用，從而拉開(kāi)了高清抓拍系統(tǒng)取代傳統(tǒng)標(biāo)清抓拍系統(tǒng)的大幕。之后，抓拍相機(jī)開(kāi)始序列化，130萬(wàn)像素、200萬(wàn)像素、500萬(wàn)像素的相機(jī)相繼得到商用，800萬(wàn)像素、1000萬(wàn)像素的相機(jī)也已經(jīng)出現(xiàn)。智能識(shí)別算法開(kāi)始從車牌識(shí)別，過(guò)渡到車牌、車身顏色、車標(biāo)、駕駛員人臉識(shí)別等圖片識(shí)別技術(shù)，壓黃線、拋物等行為識(shí)別技術(shù)的綜合識(shí)別。

　　高清抓拍典型組網(wǎng)方案

　　如圖1所示，典型的高清抓拍系統(tǒng)核心設(shè)備包括閃光燈、高清抓拍單元、車檢器、接入交換機(jī)等設(shè)備。該系統(tǒng)在一定條件下(如闖紅燈、超速、或者卡口車輛經(jīng)過(guò)等)，啟動(dòng)圖片抓拍，將抓拍圖片等基礎(chǔ)信息，車牌、車身顏色、車標(biāo)等識(shí)別信息經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶蠖恕?/P>

圖1 高清抓拍系統(tǒng)前端典型組網(wǎng)

　　車檢器接入線圈或者雷達(dá)設(shè)備，經(jīng)過(guò)分析，產(chǎn)生抓拍觸發(fā)、車輛速度等信息傳輸給高清抓拍單元。高清抓拍單元由一體化護(hù)罩、補(bǔ)光燈、光學(xué)控制單元、高清抓拍相機(jī)、車輛識(shí)別算法構(gòu)成。高清抓拍相機(jī)檢測(cè)到車檢器的觸發(fā)信號(hào)之后觸發(fā)閃光燈，同時(shí)啟動(dòng)相機(jī)的圖片抓拍功能。抓拍相機(jī)內(nèi)置智能識(shí)別算法，可在前端對(duì)該抓拍圖片的相關(guān)信息進(jìn)行識(shí)別。[nextpage]

　　如圖2所示，高清圖片采集之后，通過(guò)數(shù)字化方式回傳中心，其傳輸模式主要有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖、總線、匯聚上傳、無(wú)線等幾種。

圖2 高清抓拍系統(tǒng)后端典型組網(wǎng)

　　后端平臺(tái)從功能上可以分為管理中心、應(yīng)用中心和專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中心三個(gè)系統(tǒng)，其中管理中心是整個(gè)抓拍系統(tǒng)的核心，應(yīng)用中心主要提供用戶的應(yīng)用界面，專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)中心是指交警和公安的專業(yè)化數(shù)據(jù)庫(kù)，如公安的盜搶庫(kù)，交警的黑牌套牌庫(kù)等，圖片數(shù)據(jù)與這些數(shù)據(jù)庫(kù)做比對(duì)，得出實(shí)時(shí)告警信息。管理中心對(duì)上傳的圖片、識(shí)別信息進(jìn)行實(shí)時(shí)展示、分類存儲(chǔ)，并對(duì)用戶控制、設(shè)備管理提供統(tǒng)一平臺(tái)，同時(shí)在上層進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用。

　　高清抓拍關(guān)鍵技術(shù)

　　高清抓拍與識(shí)別技術(shù)

　　現(xiàn)階段主流相機(jī)采用200萬(wàn)、500萬(wàn)CCD的高清相機(jī)，圖片可以清晰地反應(yīng)車輛及周邊情況，包括車牌、車身、主副駕駛室人員(正面抓拍圖片)、道路等情況。

　　為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與可靠性，識(shí)別算法內(nèi)置于前端硬件相機(jī)中，在相機(jī)提供圖片信息的同時(shí)輸出相關(guān)識(shí)別信息。提供車牌識(shí)別、車身顏色識(shí)別、主流車標(biāo)識(shí)別等技術(shù)，同時(shí)現(xiàn)階段已經(jīng)有廠家開(kāi)始從圖片中提取車輛主副駕駛的人臉，并嘗試進(jìn)行人臉識(shí)別。

　　視頻線圈檢測(cè)技術(shù)

　　一旦物理線圈失效或者某些地方不允許使用物理線圈，以視頻檢測(cè)為基礎(chǔ)的虛擬線圈可以成為有效補(bǔ)充。虛擬線圈要求檢測(cè)準(zhǔn)確度高，并針對(duì)順光、逆光、雨天、雪天等不同情況作優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)虛擬線圈算法和動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤算法。

　　在以物理線圈為主，虛擬線圈為輔的項(xiàng)目中，還需要在算法中提供良好的切換策略，一旦物理線圈失效，在一定時(shí)間內(nèi)啟用虛擬線圈。

　　光學(xué)控制技術(shù)

　　在整個(gè)系統(tǒng)中，如果抓拍系統(tǒng)的曝光、補(bǔ)光、透光等技術(shù)不過(guò)關(guān)，在逆光、車燈較強(qiáng)等情況下，圖片會(huì)出現(xiàn)曝光不佳、關(guān)鍵信息不明、圖片中出現(xiàn)光斑等情況，如圖3所示。

圖3 逆光條件下未優(yōu)化圖片[nextpage]

　　在光學(xué)系統(tǒng)中，通過(guò)改進(jìn)護(hù)罩鏡片、攝像機(jī)鏡頭的透光效果，在抓拍軟件中集成自動(dòng)檢測(cè)順光、逆光狀態(tài)從而改變補(bǔ)光策略，采用能量可控的頻閃燈等方式，改進(jìn)圖片質(zhì)量。

　　高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控解決方案及關(guān)鍵技術(shù)

　　高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)動(dòng)態(tài)攝像機(jī)，對(duì)路口的動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史圖像存儲(chǔ)，由于通過(guò)該系統(tǒng)可以直觀地觀看整個(gè)路口情況，現(xiàn)階段在城市智能交通系統(tǒng)中得到大量應(yīng)用。

　　動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的主要作用包括：

　　· 提供重要路口、路段的動(dòng)態(tài)視頻信息，在交警指揮中心大屏、交通調(diào)度軟件上進(jìn)行顯示，為交警的指揮調(diào)度提供直觀信息;

　　· 將動(dòng)態(tài)視頻信號(hào)提供給電視臺(tái)、網(wǎng)站等媒體進(jìn)行實(shí)時(shí)展示，通過(guò)媒體宣傳，引導(dǎo)人們選擇出行道路，避開(kāi)擁堵路段;

　　· 通過(guò)人工調(diào)閱視頻或后臺(tái)智能軟件判斷，識(shí)別逆行、壓黃線等違規(guī)行為，通過(guò)對(duì)違規(guī)行為的事后處罰，規(guī)范大家的行車行為。

　　高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

　　從2009年開(kāi)始，高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始在城市級(jí)項(xiàng)目中得到一些應(yīng)用，經(jīng)過(guò)2年的發(fā)展，基本成為城市智能交通系統(tǒng)主流技術(shù)。不同于40萬(wàn)像素以下的標(biāo)清動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)采用4：3的圖像比例，高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)主要采用16：9的圖像比例，現(xiàn)階段商用的主要有720(1280×720)、1080(1920×1080)兩種分辨率圖像。

　　高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控典型組網(wǎng)方案

　　如圖4所示，高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控前端主要有高清網(wǎng)絡(luò)相機(jī)、攝像機(jī)+編碼器兩種兩種組網(wǎng)模式。其中高清網(wǎng)絡(luò)相機(jī)提供高清圖像采集和視頻壓縮一體化功能，直接輸出IP信號(hào)，而攝像機(jī)+編碼器采用兩者分離模式。

圖4 高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)前端典型組網(wǎng)

　　高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)傳輸與高清抓拍系統(tǒng)共用一套傳輸平臺(tái)，后臺(tái)包括管理中心、應(yīng)用中心兩套平臺(tái)。其中管理中心負(fù)責(zé)視頻圖像的管理、存儲(chǔ)、應(yīng)用功能，應(yīng)用中心通過(guò)部署軟件客戶端提供軟件實(shí)時(shí)圖像點(diǎn)播和歷史圖像點(diǎn)播功能，部署硬件解碼器將視頻圖像還原上高清大屏。

　　高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

　　全I(xiàn)P交換體系架構(gòu)

　　動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)媒體流量大、網(wǎng)絡(luò)帶寬占用多、點(diǎn)播用戶多，采用全I(xiàn)P交換的體系架構(gòu)可以有效降低單臺(tái)設(shè)備的壓力，不會(huì)因?yàn)閱卧O(shè)備的崩潰影響到整體系統(tǒng)。

　　如圖5所示，全I(xiàn)P交換體系結(jié)構(gòu)典型組網(wǎng)，采用采集、傳輸、管理、存儲(chǔ)、顯示分層設(shè)計(jì)，遵循標(biāo)準(zhǔn)SIP協(xié)議規(guī)范，將媒體交換處理同系統(tǒng)的控制、管理信息相分離，保證了海量視頻接入和大并發(fā)量訪問(wèn)的能力。

圖5 全I(xiàn)P交換體系架構(gòu)典型組網(wǎng)[nextpage]

　　網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)技術(shù)

　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是連接視頻采集和視頻管理、視頻存儲(chǔ)的傳輸中介，視頻監(jiān)控對(duì)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)，可以提升系統(tǒng)整體性能。網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)技術(shù)包括將IP組播技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)Qos技術(shù)，以及LAN、SFP、EPON、RRPP環(huán)網(wǎng)、WLAN等方式引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　視頻存儲(chǔ)技術(shù)

　　視頻監(jiān)控存儲(chǔ)碼流量大，傳統(tǒng)方式采用流媒體轉(zhuǎn)存模式，對(duì)服務(wù)器造成較大壓力，從而形成單點(diǎn)故障。

　　基于存儲(chǔ)虛擬化技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的iSCSI存儲(chǔ)技術(shù)，通過(guò)端到端直存的方式進(jìn)入IP SAN，中間取消服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于媒體流這種非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)，使得監(jiān)控錄像可以秒級(jí)精確檢索和即時(shí)回放。

　　結(jié)束

　　高清抓拍系統(tǒng)、高清動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)作為一種可視化的遠(yuǎn)程呈現(xiàn)技術(shù)，已經(jīng)成為城市智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，其替換標(biāo)清系統(tǒng)的趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯，在將來(lái)的城市智能交通建設(shè)中將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。