高清视频综合监测系统在路口监控的综合应用

高清视频综合监测系统在路口监控的综合应用

发布时间：2011-04-15 点击次数：66 智能交通网

1.交叉路口交通管理面临的问题

交叉路口作为交通网络的节点，在整个城市路网的交通秩序管理中起着至关重要的作用。如果把路网比喻成通信网络，那么路口则相当于通信网络中的交换机或HUB，车流与人流相当于通信网络中的信息流。假如交换机或者HUB出现异常或者超负荷，则网络的服务质量大大下降，由此可以理解监测路口交通流的重要性。

在路口实施路权分配的设备是道路交通信号控制机（以下简称信号机）。信号机有两方面的作用：一是根据路口各方向的交通需求分配路权、调节各方向的流量，使路口的通行能力最大化；二是通过路权控制冲突的交通流，避免交通事故。

但在实际应用中，由于多种因素的影响使信号机的两个作用效能降低，主要因素包括：

（1）车辆保有量的迅猛增长、交通需求迅速上升，路口的通行压力急剧增大，这要求信号机的控制方案能及时对交通需求进行响应。因此现代路口信号机都能够装备不同类型的车辆检测器，所检测的数据送入信号机并上传至控制中心，使其实现智能化实时控制。但是目前的控制是开环的，即根据车辆检测器的数据调整信号控制方案而不能对方案调整后的效果进行及时有效地评价，如信号相位绿灯损失时间等无法进行检测和评价；

（2）缺少对路口内通行车辆的行车行为进行检测。当进入路口

内的车辆出现异常甚至造成堵塞时不能及时检测，进而造成更大范围的拥堵；

（3）有些车辆不按规定的车道通过路口，或者进入路口后不按信号当前相位规定的方向行驶。这种行为如果没有得到有效的监控，一方面增加了交通事故的发生概率，另一方面影响了正常行驶的车辆，造成绿灯相位内路口的通行能力大大下降，增加了路口延误。

2.以往采取的技术措施及其局限性

为了解决上述的问题，通常的技术手段不外乎两方面：一是采用配置了车辆检测器的自适应信号机，二是在灯控路口安装交通违法检测与抓拍系统。

（1）自适应信号机

自适应信号机具有车辆检测器接入端口，可以采用线圈、微波、地磁及视频等检测手段，获取路口的交通需求，并且通过信号机或指挥中心的算法自动调整信号控制方案，以使路口的通行能力最大化。车辆检测器的检测区域一般位于入口道上游，以上检测技术均能满足要求。但是如果要想观察和评估路口的实际通行能力进而反映控制方案的有效性，必须在路口内设置监测区域，这种情况下就只能采用视频检测技术了。

在高清摄像机出现之前，视频检测主要采用的是标清摄像机，像素数量大约44万。在路口有限的安装空间下，其观测范围、图像的精细度都受到限制，虽然能够检测路口内车辆的交通流，但是信号灯的状态还需要配置专门的检测器，由此才能确定在绿灯相位下的交通

流数据。

（2）路口交通违法行为检测与抓拍系统

通常将路口交通违法行为检测只是指闯红灯电子警察，近年来又把车牌识别技术引入到违法检测系统中。如果单纯从闯红灯违法检测和抓拍的要求来看，无论是数码相机方式还是全视频方式都能够在一定程度上解决问题，并满足新标准的要求。

但是对于影响路口通行能力、存在交通安全隐患的越线、不按规定车道的绿灯相位行驶等交通违法行为，原有的检测方法存在缺陷：（a）基于标清摄像机的检测方法可以检测以上违法行为，但是不能同时获得清晰的车牌图片；

（b）如果采用检测和抓拍设备分置的方式（即采用独立的检测摄像机和抓拍摄像机），则违法记录必须进行数字拼接而遭到质疑。

（c）除在路口安装闯红灯电子警察系统外，还必须安装另外的检测以上路口多种交通违法行为的检测和抓拍系统。

3.高清视频综合监测技术的优势

高清视频综合监测技术的根本优势在于它解决了标清摄像机存在的分辨率与观测范围的矛盾。

标清摄像机的像素数量仅仅44万左右，如果要求获得清晰的车牌甚至实现自动识别，车牌所占用的像素数量必须达到一定的分辨率，这导致摄像机的视场范围受到限制。全视频标清违法检测系统的每个车牌抓拍摄像机仅能监测一条车道。一个完整的记录需要几幅反映过程的全景和包含车牌的特写图片合成。

高清摄像机的分辨率可以达到140万、200万、甚至500万。一台摄像机可以监测多条车道，同时能够看清信号灯的灯色状态。这种技术上的提升可以克服基于标清摄像机的监测系统的缺陷。

4.高清视频综合监测系统的设计理念

可以说，高清摄像机在交通监控中的应用给交通管理带来了一场革命。不同的厂家在不同的设计理念下利用高清摄像机开发了不同的应用系统。

本文推出了“路口高清视频综合监测系统”。该系统在设计理念上与其他的系统有很大不同。

从根本上讲，该系统的设计理念打破了传统的电子警察、交通流检测等具体功能的传统性思维，把路口的交通管理需求放在整个城市或者区域的交通智能化系统的背景下，视点聚焦于为城市或者区域的智能交通系统提供丰富的信息并对交通系统的服务水平进行评估。因此这样的系统并不是简单的多功能组合，而是面向实际需求，提供集成化的交通信息数据。如图一为“路口高清视频综合监测系统”路口设备安装示意图。

图一“路口高清视频综合监测系统”路口设备安装示意图

5.路口高清视频综合监测系统的功能

（1）多种违法行为检测和记录功能

“路口高清视频综合监测系统”可以检测和记录多种交通违法行为，包括：闯红灯、压线越线、不按规定车道行驶以及不按信号相位行驶等。

（2）车牌识别功能-卡口

对通过路口的每一辆车进行检测、记录和车牌识别，具有卡口功能。

（3）交通流信息采集功能

可以检测路口的交通流参数以及直行、左转、右转各方向的流量。这个功能除了可以用来获得交通流参数外，还为评估信号控制方案的效能提供了基础的数据源。

（4）交通事件检测功能

可以在整个高清摄像机视野范围内检测交通事件，对交通异常进行报警和图像记录。对于路口内来说，主要是拥堵、停车以及交通事故等。

（5）高清监控功能

可以以流畅的帧率实现高清监控。

（6）交通设施监测功能

可以通过视频分析手段检测路口的标线状况、交通信号灯的工作状态，而不需要采用独立的信号灯状态监测设备。

（7）路口通行能力评估功能

可以利用交通流参数和路口的设计通行能力，对当前的实际通行能力进行评估。这个功能不仅为交警部门的路口交通流疏导、路网交通流分配，而且也为交通规划部门、交通政策制定部门进行路网规划和交通政策的决策提供基础、科学的数据。另外，可以对绿灯相位实际绿灯损失时间进行统计分析，交警部门可以根据其分析结果调整信号相位时间，从而提高路口的交通通行能力，有效地减少路口延误。

6.路口高清视频综合监测系统的特点

“路口高清视频综合监测系统”具有以下特点：

（1）在一个系统内实现了以往需要多个系统实现的功能，大大减少了路口设备的种类，提高了系统的可靠性，降低了路口交通监控设施的总体投资。

（2）信息的同源性：所有的检测信息来自同一个信号源。这种同源性杜绝了对多源信息融合而带来的法律上的质疑。