破解交通困局   智能技術(shù)"牽引"智能交通建設(shè)

　　我們生活的城市，交通擁擠和交通事故是全球城市道路所面臨的共同問題。我國智能交通已有十多年的歷史，但擁堵和事故現(xiàn)象依然嚴(yán)重，甚至愈演愈烈，究竟是何原因？政府每年在交通領(lǐng)域的投入逐年增多，卻使城市慘不忍"堵",人們開始暢想四通八達(dá)的交通方式。于是，將目光投向智能技術(shù)的發(fā)展。可以說，未來我國智能交通建設(shè)，智能技術(shù)將牽"引著"其發(fā)展，是城市交通建設(shè)中最為核心的技術(shù)突破點(diǎn)。


　　智能交通中智能技術(shù)作用


　　如前表述，智能交通首要解決智能化。通過智能視頻分析技術(shù)，可以從視頻中分理出一些值得關(guān)注的關(guān)鍵信息，并通過實(shí)時分析加工，獲取交通狀況信息，同時對實(shí)施現(xiàn)場路況作出即時反應(yīng)。智能視頻分析技術(shù)源自計算機(jī)視覺（CV,ComputerVision）技術(shù)。計算機(jī)視覺技術(shù)是人工智能（AI,ArtificialIntelligent）研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關(guān)系，從而使計算能夠通過數(shù)字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內(nèi)容。而視頻監(jiān)控中所提到的智能視頻技術(shù)主要指的是："自動的分析和抽取視頻源中的關(guān)鍵信息。"如果把攝像機(jī)看作人的眼睛，而智能視頻系統(tǒng)或設(shè)備則可以看作人的大腦。智能視頻技術(shù)借助計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，對視頻畫面中的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉用戶不關(guān)心的信息，為用戶提供對監(jiān)控和預(yù)警有用的關(guān)鍵信息。


　　目前市場上的智能視頻分析技術(shù)通常都具有以下功能：圖像采集：一般圖像信號通常是以壓縮圖像流的形式存在，將圖像流解壓還原成原始圖像格式后再進(jìn)行分析；運(yùn)動物體檢測，發(fā)現(xiàn)圖像中運(yùn)動的物體。當(dāng)然去除了由相機(jī)自身引入的變化，外界環(huán)境引入的變化，如抖動和風(fēng)；多物體跟蹤：在復(fù)雜環(huán)境下，如多個運(yùn)動物體，多個攝像機(jī)，運(yùn)動物體之間互相遮擋，消失及重現(xiàn)等情況下進(jìn)行有效跟蹤；行為特征分析：行為特征分析是從圖像中尋找滿足預(yù)先設(shè)定的行為特征的事件。如車輛的停止或者突然加速，當(dāng)聚集人員過多時報警，人員倒地，或者其它異常情況。


　　智能視頻分析技術(shù)需要不斷改進(jìn)。以輝銳天眼的智能視頻分析技術(shù)為例，在智能化功能方面有所創(chuàng)新，如，動態(tài)背景建模技術(shù)：利用自適應(yīng)高斯背景模型，能夠從復(fù)雜背景中檢測出運(yùn)動目標(biāo)。利用擴(kuò)展的EM算法，為每個像素建立多個混合高斯分類模型，該模型可以自動更新，并能自適應(yīng)地將每個像素分類為背景、影子或者運(yùn)動前景，在復(fù)雜背景的情況下也能較好地完成運(yùn)動區(qū)域的分割，能夠有效克服背景圖像的動態(tài)變化，如天氣、光照、影子及混亂干擾等的影響；形狀信息和運(yùn)動特性的融合：將運(yùn)動目標(biāo)的形狀信息和運(yùn)動特性相結(jié)合，利用分散度和面積信息，區(qū)分人、車及混亂擾動。非剛性物體（人）的運(yùn)動相比于剛性物體（車輛）運(yùn)動而言具有較高的平均殘余光流，同時它也呈現(xiàn)了周期性的運(yùn)動特征，據(jù)此可以將人與車區(qū)分開來，利用時間一致性約束使得分類更加準(zhǔn)確；利用光流場分析和動態(tài)輪廓技術(shù)，結(jié)合水平集理論進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和軌跡描繪該系統(tǒng)利用活動輪廓的方法，利用封閉的曲線輪廓來表達(dá)運(yùn)動目標(biāo)，利用該運(yùn)動目標(biāo)的輪廓，確定每個物體的質(zhì)心，結(jié)合LK光流法跟蹤質(zhì)心，結(jié)合Level Set理論在圖像序列中檢測和跟蹤多個運(yùn)動目標(biāo)；利用隱馬爾可夫模型匹配時變數(shù)據(jù)，對目標(biāo)行為進(jìn)行特征分析：利用隱馬爾可夫模型HMMs（Hidden Markov Models）：HMMs對時變數(shù)據(jù)進(jìn)行特征匹配。HMMs的使用涉及到訓(xùn)練和分類兩個階段，訓(xùn)練階段包括指定一個隱馬爾可夫模型的隱藏狀態(tài)數(shù)，并且優(yōu)化相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出概率，以便于產(chǎn)生的輸出符號與在特定的運(yùn)動類別之內(nèi)所觀察到的圖像特征相匹配。對于每一個運(yùn)動類別，建立一個HMM.匹配階段涉及到一個特定的HMM可能產(chǎn)生相應(yīng)于所觀察圖像特征的測試符號序列的概率。


　　從上可以看出，智能視頻分析技術(shù)能應(yīng)用在安防各個細(xì)分行業(yè)，在智能交通應(yīng)用領(lǐng)域中，安防智能化的作用體現(xiàn)在：


　　首先，在車輛管理和車輛控制中呈現(xiàn)出了信息采集與處理方式的多樣化。應(yīng)對不同天氣出現(xiàn)的不同交通事故，勢必要采取不同的處理方式；在信息采集方面，汽車上裝有車載定位系統(tǒng)，監(jiān)控指揮中心可對汽車運(yùn)行位置及車上情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。


　　其次，智能交通系統(tǒng)不僅是對車輛信息進(jìn)行跟蹤和定位，對于路況信息、擁堵路段也進(jìn)行了智能化的分析。北京的環(huán)路上，每隔一段路就會出現(xiàn)電子路況顯示屏，告訴行車的人們前方路段車流量情況。該信息提示牌就是利用交通信息采集系統(tǒng)，將信息整合到顯示屏上，豐富了交通信息的內(nèi)容，為出行提供了便利。 當(dāng)人們越來越享受私家車給百姓出行帶來的便利時，以年輕人為主的自駕游成為當(dāng)下流行的旅行方式。在交通信息系統(tǒng)中，也有專為外出旅行人員及時提供的多種多樣的旅行服務(wù)，盡管在狹小的車內(nèi)，你也可以了解到天氣、住宿、美食等信息，這是一種新型的服務(wù)體系，是智能交通子系統(tǒng)中待完善的信息系統(tǒng)。


　　再次，智能交通系統(tǒng)主要是為了緩解路面擁堵，特別是在高速路中設(shè)有ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)。裝有該系統(tǒng)的汽車可以以時速20km的速度快速通過，同時并通過精準(zhǔn)的識別系統(tǒng)記錄下車牌信息。信息采集的高精度性在電子收費(fèi)系統(tǒng)中展現(xiàn)得淋漓盡致。


　　通過智能視頻分析技術(shù)，可將視頻采集設(shè)備變身為物聯(lián)網(wǎng)智能感知器，尤其是在智能交通中，通過客流統(tǒng)計、違規(guī)車片照片、司機(jī)疲勞狀態(tài)等關(guān)鍵信息的利用，為智能交通調(diào)度、規(guī)劃、行為管理等提供非常優(yōu)秀的應(yīng)用。"十二五"期間智慧城市的加速建設(shè)，帶動智能交通的迅猛發(fā)展，基于智能視頻分析技術(shù)的智能交通系統(tǒng)將得到大規(guī)模資金投入。


　　智能交通中智能化應(yīng)用現(xiàn)狀


　　智能交通最理想的應(yīng)用狀況，當(dāng)然是所有對交通視頻的監(jiān)看都可以由視頻分析技術(shù)來完成，但目前而言卻不現(xiàn)實(shí)，估且先不說目前視頻分析技術(shù)還沒有發(fā)展到這么高的程度，僅僅說交通事件或狀態(tài)是如此復(fù)雜，連人都幾乎不可能完全理解或捕捉，又何談智能化程度不可能超過人類的計算機(jī)呢？故而，我們只來看看交通領(lǐng)域中目前有哪一些行為是有可能通過智能視頻分析技術(shù)來實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動報警的，其實(shí)這一類的行為也是有很多的。


　　違章或故障、事故停車：在車道上或禁止停車區(qū)域出現(xiàn)停車現(xiàn)象，不論是因車輛故障停車或違章停車，都或?qū)儆跇O為危險的事件，或?qū)儆谝滓鸾煌ㄗ枞倪`章行為，需要及時進(jìn)行處理，而事故停車也需要管理部門及時知曉盡快處理以恢復(fù)交通，視頻分析技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)停車行為，提醒交通管理部門及時處理。


　　違章左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)：在某些道口，是不允許進(jìn)行左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，否則不但容易引起交通阻塞，也容易引起交通事故導(dǎo)致生命財產(chǎn)的損失，通過視頻分析技術(shù)自動檢測違章左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)行為，可以對這些違章行為進(jìn)行有效處罰，以提高交通監(jiān)測系統(tǒng)的威懾力，從而減少違章行為的發(fā)生。


　　違章變線：在某些路段（如隧道內(nèi)），正在高速行駛的機(jī)動車輛隨意變線是一種違章行為，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)和處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測車輛的行駛軌跡，并與車道線進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)違章變線行為。


　　壓黃線行駛：在交通法規(guī)中，壓黃線行駛是一種嚴(yán)重的違章行為，應(yīng)該予以嚴(yán)肅處理。視頻分析技術(shù)通過監(jiān)測車輛

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