視頻整合與識別技術在交通行業中應用

孫嗣辰

摘 要：目前視頻監控系統已廣泛應用于高速公路、普通公路、城市道路及交通運載工具、交通樞紐的運行狀態監測和安全預防、預警業務中。作為交通大數據重要組成部分，視頻信息資源的匯聚整合和智能分析技術成為提升行業監管和應急協調能力的重要支撐，視頻資源的應用也是未來智能交通發展重要方向之一。文章旨在通過構建統一的視頻整合平臺，打破交通運輸行業條狀管理的壁壘，實現行業公路、水路、鐵路、民航等多種不同廠家及標準的交通實時監控視頻數據的接入、解碼及壓縮處理等一系列標準化，同時可基于標準化的視頻流數據進行實時轉發、智能識別分析等，從而助力構建“綜合、智慧、綠色、平安、美麗”的現代綜合交通運輸體系。

關鍵詞：視頻信息資源；實時轉發；智能識別分析

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0161-03

Abstract： At present， video surveillance system has been widely used in highway， ordinary highway， urban road and transportation vehicles， transportation hub operation condition monitoring and safety prevention， and early warning business. As an important part of traffic big data， the convergence and integration of video information resources and intelligent analysis technology has become an important support to enhance the ability of industry supervision and emergency coordination， and the application of video resources is also one of the important directions of intelligent transportation development in the future. The purpose of this paper is to break down the barriers to deparmental management in the transportation industry by building a unified video integration platform， in order to achieve a series of standardization of access， decoding and compression processing of video data of real-time traffic surveillance from many different manufacturers and standards， such as roads， waterways， railways， and civil aviation. At the same time， it can carry out real-time forwarding， intelligent identification and analysis based on standardized video stream data， so as to help build a "comprehensive， intelligent， green， safe and beautiful" modern comprehensive transportation system.

Keywords： video information resources； real-time forwarding； intelligent recognition analysis

近年來隨著交通出行需求日益旺盛，交通運輸規模不斷擴增，交通出行方式日漸豐富，同時也給交通運輸安全監管帶來了壓力。為進一步提升交通運行監測和安全應急能力，如何利用好視頻信息資源，進行視頻實時監測、智能識別、自動預警成為智能交通發展重要方向。本文提出建設統一的視頻整合平臺，融合交通運載工具GPS、GIS合成技術、28181協議轉REST協議播放流媒體技術、基于RTSP協議流媒體服務器技術、HTML5視頻處理技術、視頻分析技術等技術，實現從交通運輸行業視頻管理系統中獲取運載工具、運輸樞紐實時監控視頻流，同時將視頻流按更適合流媒體播放的RTSP協議方式發布，滿足了用戶在地圖上點播觀看實時視頻的要求?；赗TSP協議流媒體服務器的實現方案讓流媒體在IP上自由播放，讓平臺在不同瀏覽器下訪問都可以正常、實時播放視頻。基于地理位置的視頻分析技術實現主干線、重要路段及卡口的車流量，場站及車站客流量技術及事件分析。從而充分發揮視頻信息資源創新服務作用，運用大數據提升行業治理能力。

1 平臺設計原則

在遵循GB/T28181-2011《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》等相關規范的基礎上，平臺按照以下原則進行設計：

1.1 先進性

視頻接入處理支持多種訪問方式，包括B/S和C/S；支持多碼流的多級傳輸；搭建分級分權用戶管理權限體系，可實現現場監控管理和上級雙層管理權限的要求。根據網絡帶寬的不同，可保證傳輸不同質量的信號，并行傳輸之間高低質量互不影響；可快速集成開發在第三方系統上顯示的接口軟件（包括視頻顯示控件接口等），以及開發基于電子地圖平臺的智能監控終端。

1.2 靈活性

視頻數據處理具有足夠的靈活性，核心設備將各自獨立，可任意增加，局部故障不影響整體性能。系統采用標準通訊協議（TCP/IP）及接口，充分利用各監控分中心、各監控中心、已有的信息網絡資源進行傳輸等。

1.3 擴展性

平臺應能良好支持系統的再次擴充，如新增部分節點監控信號的建設，可便捷接入到三方系統中。

1.4 技術成熟性

為能夠兼容當前使用的前端視頻編碼設備，以及跟隨視頻編碼技術的快速發展形式，平臺應具有較強的升級改造能力，實現兼容傳輸多種視頻編碼標準壓縮的數據流，同時應考慮到相應要增加的系統建設的復雜性和維護的難度。因此，有必要選擇出兼顧技術成熟性和先進性的編碼標準。目前主要有MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.264等標準應用在視頻監控行業。視頻監控對視頻編碼的總體要求是高壓縮比、適應不同的網絡帶寬、低延遲和高質量、以及具有高可靠性的加密保護機制等。綜合各種編碼方式的特點，平臺推薦采用MPEG-4與H.264編碼標準作為本平臺的視頻壓縮編碼標準，在編碼中加強防篡改技術。

1.5 高性能

視頻壓縮編碼符合H.264標準。單路視頻傳輸根據網絡帶寬在64Kbps-4Mbps內自適用多碼流智能調節。單路攝像采集視頻在保證4Mbps凈帶寬下圖像分辨率要達到1920*1080，在不能保證上述凈帶寬下，視頻質量可根據傳輸帶寬的高低進行智能適用。

2 平臺總體架構

從實際應用與功能上考慮，整個平臺以視頻接入、轉發模塊為核心，視頻智能分析與管理平臺作為應用業務層。

（1）視頻接入層：主要負責各個區域、單位，不同品牌型號的監控攝像頭的接入以及視頻的循環存儲，該模塊支持不同編碼格式不同視頻流的接入，如RTSP、RTMP等，同時針對監控攝像頭協議，支持通用Onvif，一些特殊的攝像頭以及平臺采用直接對接SDK進行接入，針對部分攝像頭所屬內網環境，采用主動拉以及推的方式，將內網視頻流接入平臺；針對網絡支援不足的情況，接入模塊對視頻數據進行無損、有損壓縮，同時減少非關鍵幀等，緩解傳輸壓力的同時保障系統正常運行。（2）視頻分發層：主要負責對接入的攝像頭視頻進行直播轉發、回放等功能，同時該模塊需要支持針對多平臺的視頻播放，如PC端程序、瀏覽器、安卓、IOS等等；支持視頻流格式、編碼格式多樣，如RTSP、RTMP、HLS等等；針對不同的網絡環境，系統自適應圖像質量、以及主碼流、子碼流切換。（3）視頻智能分析層：主要針對部分交通要道、重點區域進行智能視頻分析、監測。其中包括對道路的車流量統計、擁堵情況分析、擁堵路段分析；對馬路、紅綠燈、車站等重點區域進行人流量統計、人員密度分析；對服務區、停車場、車站、加油站等區域進行進出情況、排隊情況統計；對隧道、橋梁等關鍵設施，識別煙火，實時報警。（4）管理平臺層：主要針對整個系統的權限、資源、設備等的管理控制，同時統計分析視頻分析模塊的相關數據，即時反饋到總體平臺。

3 平臺核心功能

（1）實時視頻接入管理：實時視頻的接入主要解決不同廠家視頻的接入，以及前端至中心節點和各中心節點之間視頻碼流重復傳輸的問題。主要包括視頻數據采集管理和視頻數據接入管理。根據各個視頻系統接口開發不同類型的視頻接入適配服務，支持從DVR、NVR、IP攝像機、視頻服務器等設備上獲取視頻碼流，將視頻轉發至監控中心，并推送給碼流分發服務。（2）視頻碼流分發：流媒體服務將收到的視頻碼流使用統一的網絡傳輸格式進行打包，分發給需要的客戶端。統一的網絡傳輸格式擬使用標準RTSP方式，便于與ONVIF協議兼容。一般在每個中心節點配置一個流媒體服務。流媒體服務支持代理功能，可以實現流媒體的級聯轉發，解決中心節點間碼流重復傳輸的問題。（3）視頻碼流管理：為防止所有視頻碼流流量的總和超過網絡允許的帶寬消耗，根據實際碼流情況對有限的網絡帶寬進行統一分配。當系統中的帶寬資源有限時， QoS服務可實現對視頻碼流的選擇管理。該服務統計所有視頻碼流用戶的需求，為用戶選擇適合的碼流，甚至在某些極端的情況下告知部分用戶無法提供視頻碼流服務。（4）視頻分組顯示：對監控圖像進行處理，包括視頻壓縮、畫面分割、視頻調節等；對遠端設備進行遙控切換處理，包括圖像編碼控制、畫面顯示控制、記錄重放控制等。系統可將視頻畫面任意進行1/4/9/16/25/36畫面格式分屏瀏覽方式，同時支持N+1方式瀏覽，定時切換。單畫面狀態下支持任意縮放，也可支持全屏顯示模式。（5）視頻圖像快照：支持實現實時監控畫面現場環境抓拍、錄像點播抓拍，抓拍圖像以.JPG格式存儲（分辨率為1920*1080或704*576），可對存儲畫面進行修改、編輯、打印等，并可顯示當前視頻抓拍畫面的路徑屬性、抓拍的時間。（6）視頻分控授權：支持對不同用戶進行分控授權；通過分控授權指定某終端用戶只能監控本轄區的監控圖像。所有被授權的用戶進入、使用和退出系統都需要登錄，登錄信息包括用戶身份、使用日期、時間及操作內容等，系統具有日志功能，能記錄并保存這些登錄信息。系統采用多級別的用戶管理方式，以保證系統管理、使用、維修人員不同方式的使用。（7）視頻智能分析：基于平臺接入視頻做人工智能分析，目前支持進出口車流量分析，重點車輛跟蹤，路口及主干道車流量監控，車輛密度檢測，人員密度檢測，隧道煙火檢測。

4 結束語

本文所述平臺融合GPS、GIS合成技術、28181協議轉REST協議播放流媒體技術、智能視頻分析技術等，遵照28181協議，從交通運輸行業視頻管理系統中獲取車輛、卡口等視頻流，將視頻流按更適合流媒體播放的RTSP協議方式發布，滿足了用戶在地圖上點播觀看實時視頻的要求；同時基于地理位置的視頻分析技術實現主干線、重要路段及卡口的車流量，場站及車站客流量技術及事件分析。平臺可廣泛應用于交通流量識別、車站/機場客流量監測識別、停車監控分析，以及隧道煙霧、隧道火災、隧道積水監測識別分析，一方面將大大提升交通行業管理者對整體運行態勢的掌控能力，同時針對交通安全事件等可實時監測分析，有利于第一時間發現隱患并作出有效處理，有助于構建更加智能、安全的交通運行體系，實現以信息化手段促進交通運輸行業傳統管理模式的轉型和創新。

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