智能視頻分析技術在軌道交通視頻監控系統中的應用

陳雁　趙瑜　管才路　郭曉明

【摘 要】隨著城市居住人口的急劇上升，地鐵、高鐵等的載客量逐年上升。軌道交通面臨的公共安全問題日益嚴峻，軌道交通視頻監控系統可為增強公共安全提供強有力技術支持。傳統的視頻監控系統因效率低下以及易錯過關鍵目標，容易使視頻監控處于“監而不控”的狀態，從而導致海量視頻數據的利用率極低。智能視頻分析技術在原有監控網絡的基礎上，融合圖像處理方法、模式識別技術和計算機視覺算法對視頻進行分析提取，具有預警快、效率高的特點。本文著重闡述智能視頻分析技術在軌道交通目標檢測系統中的應用并提出具體的技術方案。

【關鍵詞】軌道交通；視頻分析；目標檢測

本文主要從運動目標檢測、入侵檢測、基于視頻的列車防碰撞技術和軌道交通遺留物檢測技術幾個方面闡述智能視頻分析技術在軌道交通視頻監控系統中的應用。

1 軌道目標檢測技術

軌道目標目標檢測的根本任務是在從監控視頻中，檢測出目標物體，并且給出目標物體的位置、顏色和大小等信息，為后續的視頻分析提供有效的數據。本文提出的軌道目標檢測技術能夠解決傳統檢測技術當中面臨的連續的光照變化、背景物更替、動態背景變化、目標分散、圖像存在陰影及反射現象的難題。軌道目標檢測算法的核心是建立與場景中背景相一致的背景模型。整個算法的流程圖如下：

其中，預處理的主要任務是增強視頻圖像質量，并將原始信號轉化為算法所需的特征；背景建模則對真實世界的背景進行表觀建模，同時確立更新機制。而更新過程往往會利用到分割結果的反饋；前景分割階段通過算法的分析得到二值的前景掩膜；數據驗證階段對掩膜中的像素進行進一步的校驗并產生最終的分割結果。

2 基于視頻的入侵檢測技術

基于視頻的入侵檢測技術從視頻中主動挖掘有用的異常信息，從而進行預警，防止危害事件進一步惡化。軌道交通應用中的特定區域為警戒區域，不允許運動目標進入，當發現目標進入該區域的時候，需要給出警告提示，本文提出的入侵檢測技術包括區域入侵檢測和越線入侵檢測兩種應用場合。

（1）區域入侵檢測

區域入侵檢測功能需要設定入侵區域，通過設置順時針排列的點坐標可構成算法要求的凸多邊形檢測區域，算法流程圖如圖2所示。

（2）越線入侵檢測

越線入侵檢測需要人為設定警戒線和入侵區域，當有人穿過了警戒線或者進入了入侵區域時就進行報警。算法流程圖如圖3所示。

3 基于視頻的列車防碰撞技術

針對屢次發生的列車相撞事故，本文聯合運用計算機視覺標定、三維重建和運動目標檢測與跟蹤等方法提出基于視頻的列車防碰撞技術。該技術由兩個基本方案構成如圖4。該技術運用了先進的計算機視覺技術和我們自主提出的部分數學模型，可以很好的對多個攝像機內視場中的運動目標進行監控和測速，最終實現碰撞分析的功能。該系統不僅擴充了軌道智能視頻監控的內容，而且與傳統預警技術相結合可以使軌道交通安全得到更好的保障。

圖4 列車防碰撞技術方案圖

4 軌道遺留物檢測技術

為了更好的保障人們的生命財產安全，本文提出對公共場合的遺留物進行檢測的技術。該技術可以從視頻中主動挖掘有用的異常信息，從而預警公共場合的危險物品，并通過及時采取有效措施保護公共安全。該技術采取的算法是基于靜止物的目標跟蹤方法，其流程圖如圖5。

5 結束語

智能視頻分析是新一代的視頻分析技術，它在原有監控網絡的基礎上，采用先進的圖像處理方法、模式識別技術和計算機視覺算法，能有效的挖掘視頻中的有效信息，為海量信息自動化處理和視頻異常事件的自動預警提供有效的技術保障。其作為軌道交通視頻監控的重要一部分，從以往的“被動監控”變成“主動監控”對軌道交通公共安全行業的發展有著不可替代的作用。

【參考文獻】

[1]伊益華.鐵路視頻監控系統技術分析及應用[J].科技創新與應用.2014（11）.

[2]陳陽，蔣飛.基于智能視頻分析技術的態勢感知與預警系統[J].兵工自動化，2014（07）.

[責任編輯：朱麗娜]endprint