高速公路視頻檢測系統

張少虹

摘 要：高速公路視頻檢測技術是信息化和智能化進程中的一次非常好的挑戰，對于高速公路安全行駛具有非常大的實踐意義。故本文重點從高速公路視頻檢測系統的機構以及目前國內外對于視頻檢測的研究現狀進行了分析。

【關鍵詞】高速公路 視頻檢測系統 信息采集

高速公路視頻檢測系統采用各類先進技術對車輛運行過程中的各種情況進行實時跟蹤，全面有效的記錄各類交通信息。視頻檢測系統具有非常多的優勢，包括視頻檢測產品的共同優勢和自身獨特的優勢。各類通用檢測產品的共同優勢主要是檢測的范圍廣，安裝運行過程中不存在干擾，維護方便，維護價格低同時具有可視性。而高速公路視頻檢測系統自身獨特的優勢主要體現在：增強了多種技術的功能，比如車輛跟蹤技術，數據處理軟件等方面。同時，這些新功能的實施經過了有效的論證，具有可行性。通過該視頻檢測系統的使用可以有效的完善道路交通管理系統，為保障道路安全具有非常大的意義。

1 高速公路視頻檢測系統結構分析和原理探討

分級處理方式的實施便利了視頻檢測系統中數據的傳輸以及處理工作，同時還有效的降低了通訊成本。分析高速公路視頻檢測系統的結構，主要通過四個部分來有效完成數據的采集、傳輸、處理以及顯示和發布工作。這四部分包括：信息采集的子系統、視頻處理器、視頻檢測上位軟件以及監控中心視頻檢測總站。

1.1 信息采集子系統

全天候實時不間斷的拍攝規定范圍內的車輛運行圖像是信息采集子系統的主要任務。該系統的主要設備就是視頻高清攝像頭。通過該視頻高清攝像頭來拍攝路段內的車道交通流行狀況，并記錄并傳輸到處理器，通過處理器進行處理。

1.2 視頻處理器

視頻處理器是高速公路視頻檢測系統的最關鍵設備，也是整個原理流程的核心內容。視頻高清攝像頭所拍攝的錄像通過網絡傳輸到視頻處理器，視頻處理器通過各類圖形處理技術，各類計算方式，將得到的參數進行處理，并得到需要的信息。同時，該處理器在處理信息的時候，考慮了各種客觀因素，包括天氣狀況，光線條件等等。所以，該處理器其先進性是可以有效保障的。

1.3 視頻檢測上位軟件

展示檢測的各類結果，并和監控系統進行數據的交換，同時和各類用戶進行有效的交流是上位軟件的主要功能。該上位軟件主要包括應用軟件和設置軟件，通過該軟件，保障系統有效的交換，和結果的有效展示。

1.4 監控中心視頻檢測總站

監控中心視頻檢測總站起到匯總各分站圖像信息以及檢測數據的功能。通過該總站可以有效的切換各類檢測到的數據信息和視頻圖像，視頻檢測上位軟件是其核心部件。

視頻檢測系統采用事件算法檢測和車輛跟蹤檢測兩種有效方式，保障了其準確性。基本原理看參照下圖。在高速上停車，由于堵車而排隊，占用緊急通道是目前高速公路頻發的事件。視頻處理器一旦檢測到這些信號就會通過上位軟件進行記錄這些事件，并有效地定位事件的位置，并將警告信號發布出去。這就是所謂的車輛跟蹤事件檢測。具有非常好的使用價值。同時，在使用的上位軟件中也加載了事件檢測算法，通過該算法可以匯總各類交通流量，車輛速度等等信息，通過對這些信息進行算法分析，從而得到出發會發生停車，排隊等事件。如果通過算法分析得出會發生事件，就發出警告信號。這就是所謂的事件算法檢測。

2 高德威公司視頻檢測系統的主要特點

目前，高速公司檢測系統面臨的主要問題主要體現在兩個方面：首先，如何及時有效的獲得交通運行信息；其次是如何有效的將信息用到監控中。這是制約目前高速公路檢測系統的兩大難題。現在很多使用的檢測系統都沒有較好的解決這兩個問題。由于交通信息延遲的存在導致了目前高速公路管理效率降低。而目前高德威公司設計的高速公路視頻檢測系統恰恰有效的解決了如何及時獲得交通運行信息同時如何將信息用于監控的問題。該視頻檢測系統給出了解決這兩個問題的有效方案。該系統的特點主要體現在以下幾個方面：檢測范圍非常廣；可以動態檢測與實時更新交通流信息；可以對事件進行有效的檢測與警告；合理的對信息進行處理、顯示與界面化設計；將交通信息進行有效的發布。

2.1 檢測范圍非常廣

檢測范圍和區域非常廣泛是該視頻檢測系統的第一大特點，其范圍為：攝像機架高度在10米的情況下，其檢測范圍高達200米。

2.2 可以動態檢測與實時更新交通流信息

可以動態檢測與實時更新交通流信息是視頻檢測系統的關鍵。本系統在信息檢測上的主要優勢在于：設計先進的數據處理器進行動態檢測與實時更新。

2.3 可以對事件進行有效的檢測與警告

事件信息的準確性是系統檢測的重要指標，而該系統通過雙重的檢測方法：事件算法檢測以及車輛跟蹤事件檢測來有效的保障準確性，這樣通過對事件的有效檢測與警告保障得出的信息準確無誤。

2.4 合理的對信息進行處理、顯示與界面化設計

將各類得到的運行參數信息通過收費站傳輸到監控處理中心，再對各類信息進行處理。保障可以動態檢測與實時更新交通流信息。

2.5 將交通信息進行有效的發布

交通信息主要是面向兩類用戶進行發布的，即高速公路管理者和高速公路駕駛員。

2.5.1 面向高速公路管理者的信息發布

主要是在各收費點和監控中心，通過站處理機和視頻檢測服務器的數據庫界面向高速公路管理者顯示檢測到的交通流信息。

2.5.2 面向高速公路駕駛員的信息發布

檢測到的交通流信息在傳到監控中心視頻檢測服務器后，由監控中心負責向路段上的可變情報板發布交通流量、事件、擁擠、服務水平等信息。

3 國內外研究及現狀

從1984年第一條高速公路——滬嘉高速公路問世到現在已有32年了，這期間，我國的高速公路系統快速發展，全國各地被各類大型高速公路覆蓋。同時高速公路監控系統也從無到有，不斷的發展，各類適合我國高速公路的監控系統也不斷的問世，來監控著我國高速公路的行駛安全。各類監控系統層出不窮，同時各種具有創新的項目也在不斷設計進行中。但在看到我國高速公路監控系統成果的同時，也要認識到目前我國的高速公路監控系統還存在一些問題。在正視問題，認識問題后，并對問題加以改進，設計更加合理有效的視頻監控系統是目前我國高速公路監控系統必須要面對的技術問題。

目前，我國高速公路監控系統取得的成績主要包括，大部分高速公路都已經形成路網，監控的路段和范圍也越來越廣，同時數據監控中心也越來越多，實現了集體聯網監控的要求。

早在20世紀70年代，國外就開始對視頻檢測技術進行研究，主要是加州Jet Propulsion實驗室首次嘗試對車輛檢測，并取得了一定的成績。從此以后，國外很多國家開始對其進行研究，發展迅速，并都取得了一定的成績，其中Autoscope視頻檢測系統比較著名。而后，隨著技術的更加發達，科技的更加進步，各類高技術含量的監控系統不斷問世。目前高速公路視頻檢測系統在國外以及趨于成熟，并在實踐中得到了有效的應用。比如，國漢城奧林匹克高速公路、紐約Gowanus快速路、香港機場隧道等都進行了應用，并且使用非常成功。

4 結論

高速公路視頻檢測系統就是通過各類視頻信息的采集，對其進行處理和分析，以此來有效的監控高速車流情況的一項技術服務。高速公路視頻檢測技術是信息化和智能化進程中的一次非常好的挑戰，對于高速公路安全行駛具有非常大的實踐意義。

參考文獻

[1]劉千新.節點光端機在道路監控視頻帶傳輸上的應用[J].中國公共安全，2006（04）：46-47.

[2]李立東.淺談高等級公路通信系統長距離傳輸解決方案[J].中國交通信息產業，2006（1）：104-106.

[3]徐維科，史春光.論高速公路機電工程發展與應用[J].信息技術，2004，28（11）：34-36.

[4]付懷珀，施強.高速公路視頻傳輸解決方案[J].公路交通科技，2003.

[5]Zenon Kulpa，林滋治，Zenon Kulpa.歐洲十一個通用數字圖像處理系統的比較[J].機器人，1982（04）.

[6]戴汝為.美國模式識別研究的進展[J].機器人，1982（06）.

[7]王紹霖.樣條函數在圖像處理和傳輸中的應用[J].國防科技大學學報，1983（01）.

[8]章毓晉.圖像工程圖像處理（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2006.

[9]（美）岡薩雷斯等著，阮秋琦等譯.數字圖像處理（第二版）[M].北京：電子工業出版社，2007.

[10]張錚，王艷平，薛桂香編著.數字圖像處理與機器視覺——Visual C++與Matlab實現[M].北京：人民郵電出版社，2010.

作者單位

廣東省輕工業高級技工學校 廣東省廣州市 510315