视频监控系统


智能交通视频监控系统解决方案


一、概述


视频智能分析监控系统是道路交通指挥系统的一个重要组成部分,它能为交通指挥人员提供道路交通的直观信息与实时交通状况,便于及时发现各种交通违章和其他可疑情况,有利于交通指挥人员迅速作出响应;视频智能分析监控系统的实时录像功能同时也是处理交通事故和协助社会治安整治的取证手段。可以说,视频智能分析监控对于加强安全防范和交通管理至关重要。
伴随经济增长和城市化进程的发展,新的城市交通基础设施的不断兴建,人、车流量都不断增长,相应的,视频智能分析监控系统也一再扩容。在监控系统越来越庞大、监控信息量越来越多的情况下,单纯依赖有限的交管人力资源来实现全时、全面的监控,成为几乎不可能的事情。
本方案的提出,旨在利用当今最前沿的智能视频分析技术,对目前的城市道路交通监控系统进行改造,实现道路交通中异常行为的智能识别、提前发现和自动报警,从而减轻交管监控人员的工作负担,提高监测准确度,使城市道路交通管理工作更加有效。

二、需求分析

2.1城市道路交通智能视频智能分析监控系统的主要作用:
(1) 路况监视:各路口的摄像机会及时将所监控区域的实时图像传回交通指挥中心,使交通指挥人员实时掌握各路口和路段的交通状况
(2) 智能分析:针对整个监控系统的路口较多,出现许多违反交通规则行为的情况下,以传统的监控模式,只凭人的肉眼和事后查,例如:路段人车流量、信号灯是否正常工作、是否有违章行为和交通事故发生。这些信息能帮助交通管理部门及时采取合适的处理方式。看录像来做到,任务量是相当多。所以我们所说的智能监控就是通过智能视频分析设备来代替人力完成监视和查询违章的交通事件。
(3) 录像:视频智能分析监控的图像会保存到交通指挥中心的录像服务器上,作为处理交通事故、违规行为甚至是治安犯罪等各种突发情况的取证依据。
2.2对视频智能分析监控系统的主要要求:
(1) 满足7*24小时运行要求。系统运行必须稳定可靠,故障率低,检修方便。
(2) 画面延迟小,图像清晰度高。
(3) 技术领先,有一定前瞻性,满足较长期间的需求。
(4) 多层级联网,并能适应灵活扩容的需要。
(5) 能有效减轻交管部门工作负荷,缓解城市增长迅速与交通警力不足间的矛盾。
2.3智能交通客户功能需求分析:
违章或故障、事故停车:
在车道上或禁止停车区域出现停车现象,不论是因车辆故障停车或违章停车,都或属于极为危险的事件,或属于易引起交通阻塞的违章行为,需要及时进行处理,而事故停车也需要管理部门及时知晓尽快处理以恢复交通,视频分析技术可以及时发现停车行为,提醒交通管理部门及时处理。(使用弃置规则)
违章左转右转:
在某些道口,是不允许进行左转或右转,否则不但容易引起交通阻塞,也容易引起交通事故导致生命财产的损失,通过视频分析技术自动检测违章左转或右转行为,可以对这些违章行为进行有效处罚,以提高交通监测系统的威慑力,从而减少违章行为的发生。(使用双警戒线规则)
违章变线:
在某些路段(如隧道内),正在高速行驶的机动车辆随意变线是一种违章行为,容易导致交通事故的发生,应该及时发现和处理。视频分析技术通过监测车辆的行驶轨迹,并与车道线进行比较,可以发现违章变线行为。(利用单警戒线规则)
违章逆行:
在交通法规中,逆行是一种很严重的违章行为,不但容易引起交通的混乱,也很容易引起交通事故的发生,应当及时发现及时制止及时处理。视频分析技术通过监测车辆的行驶方向,与正常行驶方向比对,可及时发现违章逆行行为并及时报警,提醒交通管理部门进行处理。(利用单警戒线有方向识别的功能进行判断)

遗洒物体:
正在行驶过程中的车辆不慎遗洒物体,容易引起交通的阻塞,特别是在机动车辆高速行驶状态下(如高速公路,隧道内),前车出现遗洒现象极易导致后车的严重交通事故,当发现这种事件时,需要道路管理部门及时尽快地处理,以避免严重后果的发生。视频分析技术通过对监控视频的分析,可及时发现物品遗洒的事件,及时在情报板上公布提醒后车,并及时派出人员进行处理。(利用弃置规则)
行人横穿公路:
在非人行横道线区域,行人横穿公路是很危险的行为,很容易导致交通事故的发生,而且很容易出现人员的伤亡,应当及时制止。视频分析技术通过分析行人的运动轨迹,能及时发现违章横穿公路的行为。(利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物品)
高速公路内出现行人或自行车:
高速公路属于机动车辆高速行驶的专用封闭交通网络,不允许有无关的行人进入,也不允许自行车进入高速公路,否则在车辆高速行驶的情况下,很容易造成严重的交通事故。视频分析技术通过监测高速公路区域内的运动个体,并进行简单的分类,能够及时发现出现在高速公路封闭区域内的行人或自行车,通知高速公路管理部门进行处理,避免严重后果的发生。 (利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物品)
车辆拥挤度:利用密度检测功能可以检测道路上的交通拥挤度情况。
车流量监测:利用流量统计功能可以检测各路段的实时车流量。
超速检测:利用速度检测功能可以检测道路上速度超过规定值的汽车。
追尾事件检测:遇袭规则
人员非法进入遂道:人员非法进入遂道会给遂道车辆安全运行和遂道自身安全带来隐患,利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物体。防止人员进入遂道的行为。
三、设计原则
1.系统充分体现了先进性、智能性、高性价比原则。
2. 可扩展性
为了适宜未来系统扩展的要求,系统在满足现有功能的基础上预留足够的接口以便系统扩充之用。系统中控制部件(软、硬件)采用模块式结构、模组式交换矩阵、内部总线化等技术措施,可以方便灵活的进行扩充,充分保证系统在将来的适应性。灵活的组网方式,要求较少,只需要提供网络和供电即可方便监控点的增加。
几个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统,可按多级(至少三级)组网的方式,形成大规模的监控网络,高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。
3.  开放性
整个系统是一个开放系统,兼容性强,能与现有铁路管理系统和其他监控系统互融,提供完整的维护业务平台。
4.  灵活性
系统可以很方便进行软件升级,硬件方面在若干年内不失其先进性,保证用户投资。可调节图像质量与带宽占用,系统采用硬件编解码,可以根据用户需求调节帧数、分辨率、图像质量等。多种图像浏览方式,包括单画面、四画面、九画面、十六画面多种浏览方式。系统支持基于浏览器技术的网络浏览功能,可以方便灵活的使用。
5.  先进性
采用国际最新的H.264图像压缩处理技术,网络适应能力强,图像清晰,画面质量高,占用带宽小,实时性强。
6.  实时性
视频传输和智能报警延时小于0.2S。
7.  可靠性
具有设计独到的视频流量管理功能,保证网络通畅。
实行操作权限管理,保证统一、规范管理。
系统具有自诊断功能。
系统具备防雷和抗强电干扰能力,可适应较复杂的工作环境。
系统的平均无故障工作时间MTBF>50000小时。
8.  完善性
具有强大的数据和告警的采控和处理功能。
当发生报警时(智能报警或外界设备触发报警),能把报警信息进行视频联动,也可以通过其它方式实现联动。如实现告警时灯光、警笛联动并录像。
功能完善的录像管理体系。系统可选用手动、告警、定时录像三种录像方式;提供指定阀值的滚动式录像删除功能(在保证客户录像存储时间的要求下),录像存储空间可以根据客户的需求配备存储空间,支持备份功能,能有效保证数据的安全性。
系统具备完善的控制功能:
系统设权限管理,对不同级别的用户给予不同的权限,有效防止越权操作。被授权的网上任一操作人员可对任一摄像点进行控制,实现对摄像机视角、方位、焦距、光圈、景深的调整。进行云台的预置和控制。
9.  良好的硬件平台
系统硬件平台为机架式设计,实现高度一体化、高度工程化,便于施工、安装、调试。
四、城市交通系统智能视频监控解决方案

采用数字视频压缩技术和网络传输技术,将摄像机采集的现场图像经过编码压缩后通过网络传输到监控中心,在监控中心上墙可采取数字视频上墙或经过视频解码后还原成模拟图像显示在监视器上。智能视频分析设备也是架设在前端,模拟信号直接输入到智能设备进行分析,分析结果以数字方式再通过网络传输到监控中心。
当前的视频智能分析监控方案能有效的实现现场图像的采集、分析处理、远程传输和海量存储,实现了监控的分布部署和集中管理。基于IP网络技术、视频编码技术和智能视频分析技术的监控系统可灵活扩展,有效降低了部署成本。从而逐渐成为道路交通视频智能分析监控的主流方案。
随着城市道路数量和人车流量的增加,要求有越来越多的摄像机被部署,城市交通管理监控系统需要不断扩容。当前的视频智能分析监控方案逐渐暴露出以下问题:
(1) 一个监视器显示分时显示多个摄像机画面、一个监控人员要面对很多监视器,能真正被监控到的信息量比例很小,漏报的概率很高。
(2) 在大量增加监控点的情况下,监控人员的工作负荷越来越很大,整套系统运作的准确度严重依赖于监控人员的责任心、工作状态等人为因素。
(3) 受以上两个因素的影响,目前的系统对突发事件基本上只起到录像作用,供事故发生后再从大量的信息中搜索、回放查看,实时报警的能力很弱。
4.1方案设计
智能视频解决方案是基于目前快速发展的计算机视频内容识别技术,用户可设置某些特定的规则,视频监测系统会识别目标行为是否符合这些规则,由此判断是否需要做出反应,例如联动报警等。如果认为目标行为没有违反规则,系统将不作出反应。这样可有效减轻监控人员的工作负荷,提供工作效率。
4.2方案功能描述:
部署于监控区域的摄像机将采集到的现场图像通过视频线、光纤或者IP网络传送到区交管分中心,区交管分中心会将这些图像数据经过视频矩阵或者视频矩阵输出到电视墙上,同时进行录像备份。区交管分中心采集到的数据也可以经过专网上传给上一级的交管部门,上一级交管部门可实时查看现场图像或者提取存储资料。形成一个分层级的、分布部署和集中管理的监控体系。
本方案适用于交管部门原有视频智能分析监控系统的改造方案和新建视频智能分析监控系统,这里不对原有系统的功能部分做详细说明,重点阐明新建视频智能分析监控系统和新增加的智能视频分析部分。

城市交通系统智能视频系统组网结构图


整个系统采用三级架构模式,前端、区交通管理分中心、省市级交通管理总中心,每级之间的权限都不相同。前端主要是智能设备、编码器、报警服务器、网络摄像机等设备,设备的架构模式如上图所示,整个只需要网络的支持。智能设备主要是负责前端重要路口、收费站、重要路段的一些异常分析,并触发报警和上传信息;编码器和网络摄像机是负责视频信号的采集、数字编码以及网络输出的使用;报警服务器主要是用来接收其它报警设备I/O输出信号或智能设备的报警网络信号,实现报警信息处理和转发功能。区交通管理分中心主要是对其管辖范围内的路段进行监控、设备管理、报警处理等,各区交通管理中心之间相互独立。省市交通管理总中心是负责其管辖下的各区交通管理中心管理,以及其下的所有设备管理和监控管理。省市交通管理总中心的权限最大。
4.3方案中智能视频功能分析
智能视频分析设备为卓扬提供的IVO System智能视频分析器,从前端摄像机获取模拟视频源,经过编码后进行视频内容分析。因此不管原有监控系统是采用模拟化的方案还是数字化的方案,都可以很容易实现智能视频分析功能。
该方案中的智能视频分析技术,包含以下功能:
(a)目标识别:通过智能视频分析,能区分出目标是人、汽车或是任何物体。
(b)穿越识别报警:设定具有方向性的单、双警戒线,当有目标穿越单警戒线或双警戒线,即触发一个报警,应用于周界监控、公路警戒线、路口转弯等相关领域。
(c)弃置报警:当在规定区域内有目标物体丢弃现象会触发报警。主要用于一些银行、铁路、高速等场所的弃置物品现象。
(d)滞留报警:当在规定区域内出现有目标物体长时间徘徊,即刻出发报警。主要用于侦察可疑人员报警,当有人员在某个规定区域内长时间逗留即会触发报警。
(e)入侵检测:一旦有物体进入到所选区域内,即刻出发报警。应用场合:重要区域的人员进入,周界等。
(f)出现、消失报警:在一定的区域内,有异常目标或物体突然出现或消失,即刻触发报警。
(g)目标大小过滤器:在以上智能视频分析的基础上,可以对目标物体的大小进行过滤,分最大和最小过滤两种,使用此过滤器可以减少一定的误报或根据客户需求来定。
(h)目标大小变化过滤器:此功能可以减少在其它规则里,出现的目标因目标大小变化太快而引起的误报现象。
(i)速度检测:对在区域内目标速度过快进行报警。
(j)事件计数:可以对某些场合的目标进行计数,通过目标触发规则来实现计数的目的。
五、城市交通智能监控规则描述

卓扬科技针对道路监控的特点,整合公司多年从事网络监控的技术经验推出了具有下列功能的道路网络监控系统解决方案。
5.1违章或故障、事故停车:
当车辆进入事先设置好的警戒区域后,自动报警。

进入警戒区域

5.2违章左转:
这个规则可设置双条警戒线,车辆进入第条警线再进入第二条警戒线报警。

车辆跨越二条警戒线


5.3车辆拥挤度:
利用密度检测功能可以检测道路上的交通拥挤度情况。

实时显示道路上车辆的拥挤程度

5.4非法进入道路:

对进入道路的人员立即报警。

5.5横穿马路:

在非人行横道线区域,行人横穿公路是很危险的行为,很容易导致交通事故的发生,而且很容易出现人员的伤亡,应当及时制止。视频分析技术通过分析行人的运动轨迹,能及时发现违章横穿公路的行为。(利用智能行为分析技术可以区别人和车以及其他物品)


5.6行人翻越栏杆:
现实中因这种行为酿成的惨剧不胜枚举,通过智能分析规则应用立即瞬间触发报警,对这种危险行为及时制止或进行处罚。

翻越栏杆报警

六、方案优势
本方案具备以下优势:
1. 成本节约:
模块化的部署方式,基于现有监控平台的有效补充和升级,不必更换原有设备,不必大规模布线,有效保护原有投资。本方案实施后可有效降低交管部门监控系统的人力需求。
2. 高效可靠
全天时工作,自动分析视频并报警,误报率低,降低因为监控人员人为失误引起的高误差。同时本方案将传统的“被动”视频监控化转为“主动”监控,在报警发生的同时实时监视和记录事件过程。在减轻监控人员工作负荷的同时,提高了整套监控系统的工作效率和准确度。
基于标准的网络技术,系统扩容非常方便,且数量没有限制,可以在城市交通管理机构原有监控系统基础上方便地进行改造,能有效地保护原系统的投资。该方案的使用可以使监控系统由事后的追溯变为事前的预警,能及时发现安全易患,能有效避免人员及财产的损失。
智能视频监控可以有效辅助监控人员的工作,大大降低了监控人员的工作强度,并能防止视觉疲劳带来的监控漏洞。智能视频监控且能实现联网监控,克服了传统的本地监控方式的缺陷,又能满足需要集中管理的现实需求。


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