刘远超
浙江中安电子工程有限公司 （浙江杭州310002）
摘要：本文介绍了一种智能AI交通事件检测分析系统，主要应用于违章抓拍、尾号限行抓拍、大货车限行抓拍、不礼让行人抓拍、违章停车抓拍、交通卡口监控、交通信息采集分析等项目需求。主要介绍了其基本原理、关键技术、主要功能和应用的优势，仅供交流。
关键词：交通事件；智能管控；关键技术
近年来，我们浙江的社会经济、交通建设等都有了持续的发展，城市交通、绕城高速等路段车流越来越多、拥堵也越来越多，为了进一步辅助各省交警总队、各地市交警支队、各省高速交警总队、各地市高速交警支队、各地市公安交管部门的交通管理工作效能，现研发一种智能交通事件视频检测分析系统，本分析系统可以达到的核心业务目标，主要是：（1）整合利用现有区域内公安、交通等已建设具备分析条件的视频进行拓展。充分挖掘现有可利用资源，大幅减小投入。（2）减少因闯红灯、压线行驶、逆向行驶、不按车道行驶等违法行为而造成的交通事故、堵塞和交通混乱；（3）提高机动车驾驶员的自觉性，增强安全意识；（4）检测和记录城区车辆情况，组织调度交通流，改善治安和交通秩序；（5）为交通肇事逃逸和涉车案件等违法行为提供线索和证据。
1.基本原理
智能交通事件视频检测分析系统，是基于云模式的视频综合分析系统。在系统结构上采用前端采集+中心集中式处理服务器的方式，其前端设备仅负责采集高清视频图像，通过裸光纤传输至服务器，经智能视频处理软件分析、识别后，把路口交通流量信息、速度、车辆通行信息（尾部卡口）、交通违法信息和高清录像进行不间断的采集，并以不同的数据结构和数据要求存入到磁盘阵列中。
2.关键技术
2.1技术路线
从设计思路出发，主要采用以下核心技术路线：
2.1.1前端设备技术路线（图像采集）
考虑到智能交通视频检测系统前端都部署在室外，环境比较恶劣，而且需要全天24小时不间断工作，对设备的稳定性和可靠性要求很高。为进一步降低前端摄像机的设备压力，要求摄像机只做视频采集，不需要做进一步的智能分析。
前端部分由杆件、高清摄像机、LED智能补光灯、光纤收发器、电源、防雷、摄像机防护罩和户外防护柜等设备组成，不添加外部触发装置，仅负责全天候的前端视频采集，将采集的高清视频通过光纤通信系统实时传送到中心进行视频处理与存储。
前端摄像机作为前端设备中的核心设备，要求采用“图像传感器+ISP+DSP”技术方案，通过对ISP和DSP的精细化控制来确保高清图像的成像质量，使得高清摄像机在不同环境、不同光照条件下均可达到满足业务应用的成像效果。
2.1.2 中心分析平台技术路线(视频分析+应用)
中心分析平台涵盖了视频分析、业务应用两大模块。（1）平台采用成熟、主流的技术构建，充分兼顾交管业务需求和技术的发展，充分考虑与交管其他信息系统的连接，建设可扩展的开放平台。（2）中心检测处理存储单元包括集中处理服务器和视频处理软件，系统对视频进行特征符号化处理后，把抓拍照片、高清视频录像、交通基础数据等进行分类，通过业务逻辑处理单元实现各类交通管理业务处理并提供各类外部数据接口。
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图1 视频综合分析系统架构示意图（共享公安平安城市监控点）
2.2系统组成
高清视频综合分析系统由前端子系统、网络传输子系统、中心分析系统以及业务平台子系统四大部分组成，实现对路口机动车闯红灯、逆行、压线、不按所需行进方向驶入导向车道、不按规定车道行驶、不礼让行人等交通违法行为的自动抓拍、记录、传输和处理，同时系统还兼具卡口功能，能够实时记录通行车辆信息。
2.2.1前端子系统
负责前端画面的采集和回传，主要由高清摄像机、补光单元等相关组件构成。路口视频画面采用IP方式传输。
2.2.2网络传输子系统
负责完成前端子系统与后端分析系统的数据传输与交换。其中路口局域网主要由光纤、光纤交换机等组成；中心网络主要由接入层交换机以及核心交换机组成。
2.2.3中心分析单元
负责前端回传的高清视频的智能分析和结构化处理，输出对应的违法图片、卡口图片和交通流数据等智能信息。主要由高性能的中心分析处理设备组成。
2.2.4后端管理子系统
负责实现对辖区内相关数据的汇聚、处理、存储、应用、管理与共享，由中心管理平台和存储系统组成。中心管理平台由平台软件模块搭载的服务器组成，包括：管理服务器、应用服务器、Web服务器、图片服务器、录像管理服务器和数据库服务器等。
3.主要功能分析
3.1闯红灯违法抓拍功能
系统可以实现对单方向各车道闯红灯车辆的监测、图像抓拍等功能。每一违法记录拍摄连续3张（或4张）反映闯红灯过程的图片，其中第一个位置的图片反映机动车未到达停止线的情况，并能清晰辨别车辆类型、交通信号灯红灯、停止线；第二个位置的图片反映机动车已越过停止线的情况，并能清晰辨别车辆类型、号牌号码、交通信号灯红灯、停止线；第三个位置的图片反映机动车越过停止线继续前行的情况，并能清晰辨别车辆类型、交通信号灯红灯、停止线。第四个位置的图片反映出机动车已越过路口中心的位置的情况，并能清晰辨别车辆类型、交通信号灯红灯、停止线。
3.2卡口监测记录功能
系统能够准确捕获、记录车辆通行信息（车辆尾部的图片），对通过车辆的捕获率>92%。记录的车辆信息除包含图像信息外，还包括文本信息，如日期、时间（精确到秒）、地点、方向、号牌号码等。车辆信息写入关联数据库，并将相关文本信息叠加到图片上。
3.3交通拥堵自动识别功能
系统可自动对交通拥堵状态进行识别。根据交通拥堵不同级别，进行分级别预警。交通拥堵分为黄色拥堵预警、橙色拥堵预警、红色拥堵报警三个级别。
交通拥堵识别场景分为高空拥堵识别和低空拥堵识别两种。高空拥堵识别是采用高空监控，对道路全局性大场景的拥堵情况进行分析识别。低空拥堵识别是采用低空监控，针对道路局部视场的拥堵情况进行分析识别。断面和整体相结合，提高交通信息的完整性。
交通拥堵分析颗粒度可以按照道路方向，也可以细分到每一个车道。适用于不同的场景和需求。
3.3.1高空拥堵识别
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图2 高空拥堵识别示意图
3.3.2低空拥堵识别
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图3 低空拥堵识别示意图
3.4高架违停识别功能
系统可自动对高架违停进行自动识别。车辆在高架上违停超过指定时间，则进行高架违停抓拍。
高架违停分为导流线上违停、车道内违停、硬路肩违停等。
3.5其他交通违法行为记录功能
系统在路口视频采集设备可检测的范围条件允许的情况内，其他交通违法行为记录功能如：不按所需行进方向驶入导向车道记录、逆行记录、不按规定车道行驶记录、压线/变道记录、路口停车、机占非、违章停车、机动车不礼让行人。
3.6车辆牌照自动识别功能
系统可自动对车辆牌照进行识别，包括车牌号码、车牌颜色的识别。
3.6.1车牌号码自动识别
在实时记录通行车辆图像的同时，还具备对符合“GA36-92”（92式牌照） 、“GA36-2007”（新号牌标准）、“GA36.1-2001”（02式新牌照）、“GA36-2014”（新能源号牌标准）、“GA36-2018”标准的民用车牌、警用车牌、军用车牌、武警车牌的车牌自动识别能力，包括2012式军牌、2012式武警车牌。所能识别的字符包括:
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3.6.2车牌颜色自动识别
系统能识别黑、白、蓝、黄、绿五种车牌颜色。
3.6.3系统识别的车牌类型
主要有：蓝色民用车牌、黄色民用车牌、黑色民用车牌、黄色民用尾牌、02式车牌、警用车牌、单层军用车牌、小型新能源车牌、双层军用车牌、单层武警车牌、双层武警车牌、港澳车牌、教练车牌、使馆车牌、民航车牌、大型新能源车牌
3.7信号灯视频检测功能
系统支持视频检测信号灯的功能。可有效解决各厂家对信号灯状态的通讯协议不一致的问题，做到信号灯检测不依赖原有的硬件检测设备。
同时，支持在杆件晃动时，可动态跟踪并更新信号灯的位置坐标，保证信号灯状态检测率不低于99%。
3.8车辆稽查布控功能
系统具备车辆交通安全违法行为监测报警和布控车辆自动比对报警功能，比对方式包括精确比对和模糊比对。
3.9高清录像功能
系统支持道路交通情况的实时视频录像存储，视频质量能清晰反映覆盖区域内行驶机动车的车牌号码。视频采用预分配存储机制，前端支持进行滚动存储（需前端设备支持SD卡功能，或后端有存储接口）。
3.10交通参数采集功能
通过检测数据，统计交通流参数，包括流量、车速、时间占有率、车长、车头时距等，其中流量采集准确度不小于90%；交通数据统计周期可按需求进行设置和输出，并支持丰富的图形报表及数据导出。
3.11数据断点续传功能
系统支持违法数据断点续传功能。当遇到网络中断或其他故障时，车辆信息存储在中心分析设备中，待故障排除后自动续传。
3.12时间校准功能
按照《GA/T832-2014道路交通安全违法行为图像取证技术规范》的要求，24h内计时误差不超过1.0s，确保所有前端设备点位每日至少与中心系统时钟同步一次。
3.14图像防篡改功能
系统记录的原始图像信息具备防篡改功能，防止在传输、存储、处理等过程中被人为篡改。
3.15网络远程维护功能
系统可以实时查看前端设备的运行状态。能通过网络实现远程维护、远程设置和远程升级等功能。
4.应用优势
4.1智能后置（设备兼容、功能一致）
采用基于云模式的视频分析模式，硬件组成相对简洁。在系统的整体架构上采用前端设备简化（只负责高清视频采集），在中心进行集中视频视觉识别、分析的处理存储模式。前端不同时期、不同项目建设的不同厂家的交通技术监控系统，只要其满足标准码流的要求，都可以接入到统一的中心处理设备中，保证前端所有交通技术监控的功能一致性。
4.2智能后置（功能升级方便）
采用云服务分析模式，前端摄像机只负责图像采集，中心处理设备才是系统功能实现的核心节点。在技术发展引领出新的功能时，只需要对中心处理设备进行升级即可，不需要耗费大量人力、物力对前端摄像机进行一个个的升级。
4.3智能后置（有效避开了恶劣的外部环境）
常规的交通违法视频取证系统的智能分析前置到摄像机中，摄像机的运行压力巨大，常常会出现摄像机性能不足、机身过热，导致死机、频繁重启的问题。本系统中大大减轻了前端摄像机的工作压力，摄像机只需要负责成像控制、视频采集的工作。摄像机出现故障的概率大大减少。而负责核心视频分析的设备集中到了环境舒适的中心机房，可保障设备具有良好的外部环境，提高设备运行稳定性。
作者简介：刘远超（1976.10-），男 ，汉族，籍贯：福建省福鼎市，本科，工程师，研究方向：电子与智能化工程、智能交通技术监控。