浅谈基于高清视频综合监测平台的应用

　　
　　综合监测应用平台业务涵盖治安卡口、交通卡口、治安检测、电子警察、视频监控等基于道路目标监测数据的智能监测应用，能为治安及交通管理人员供应直观的、实时的、动态的综合监测信息、视频资料以及关联应用等多角色、多业务的综合服务。

　　前言

　　国内各个城市已经大量建设的城市治安和交通监控系统，拥有了想当数量的视频监控点，起到了一定的预期效果，但是在节省警力、有效打击犯罪、消灭犯罪方面、改善交通的预期效果不是十分明显，这主要是两方面原因：

　　①智能化、综合化应用不足

　　②存在重建设，轻应用问题以及“信息孤岛”现象

　　因此，我们有必要在城市综合监控体系中，继续加强深化改造，加强深层次应用，加强多业务多警种联合应用，解决业务应用方面的实际问题。

　　鉴于此，根据目前的国内城市发展态势，结合当前最新、最先进技术，综合考虑当前突出问题、经济效益和社会效益，以及技术、实施方面的可行性，永泰软件有限公司推出了基于高清视频的道路目标综合监测应用平台，以期作为今后城市治安、交通综合管理监控体系的参考，为提高城市治安及交通管理的整体效益发挥重要的作用，为和谐社会提高更有力的支撑。

　　我们知道 ，图像是最直接的、容量最大的信息源，“一幅图像胜过千言万语”。而公安部门作为治安、交通的管理及执法部门所关心的信息，很大程度是围绕着人和车的信息。我公司参与了多个公安、交警项目的建设，根据我们多年来项目建设经验的积累和对当前新技术新潮流的理解，我们对公安系统原有的道路视频监控系统作出如下需求分析：

　　智能化应用不足

　　近年来，智能视频技术一直都是交通、安防领域的一个热点话题。所谓的智能视频技术，就是指采用智能化的视频分析算法，利用计算机对视野范围内的目标的特定行为进行分析和提取，当发现存在符合某种规则的行为(如定向运动、越界、拥堵、事故等)发生时，自动向监控系统发出提示信号，采取某种对应措施(如声光报警器报警)或通知监控人员进行人工干预等。

　　智能视频技术是一种新的技术，是在监控系统发展到一定程度时市场自然提出的要求。现代社会监控无处不在，监控系统的大量采用导致了监控视频源的海量化，而有限的人力又致使人们无法充分利用这些监控视频信息，使监控系统很大程度上沦为了一种事后的“录像查询系统”，不但浪费了海量的信息数据，而且也没有能从根本上解决“实时监控，即时反应”的目的。所以智能化的综合检测管理迫切需要真正实现“实时监控，即时反应”，在最大程度上减少、预警、预防甚至于及时阻止危险事件的发生。

　　基于高清的应用极度缺乏

　　以往，由于受到技术条件的限制，在交通领域中我们普遍使用相当于40万像素的模拟摄像机或IP网络摄像机。在一些特定的条件下，可以用来捕获车牌、事件等信息，但更多的情况下，尤其是环境较为复杂动态场景中，我们通过视频图像能够看到被监控场景中的车辆、人、物体或发生的事件等信息，但却不能很好地分辨清楚车辆牌照、人物特征等细节，最终的结果就是“看得见，看不清”，更谈不上从这样的视频图像中获取其它更多的信息。

　　而高清视频技术的到来，高清摄像机的出现大大提高了摄像机图像的分辨率，令图像的细节更加清晰和细腻，传统摄像机下无法清晰辨认的车牌细节等无不纤毫毕现，高清百万级像素的视频信息资源，不仅丰富视频图像本身，同时也极大的拓宽了视频应用的范围，许多基于标清视频无法实现的功能，可以通过采用高清视频技术实现。

　　 交通事件的监测应用不足

　　实践表明，交通拥堵和交通事故是全世界交通领域面临的主要问题，由其引发的交通安全、运输效率、环境污染和能源消耗等问题已得到越来越多的关注。

　　如下图所示，早期的道路交通管理部门主要靠人工方式发现道路上存在的交通事故和交通拥堵，交通管理的目的是尽快疏散由此而引起的交通阻滞。

　　随着社会经济的快速发展，道路车辆的不断增多，道路交通续期增长迅速，道路交通状况正变得日益严峻。交通拥堵及交通事故的迅速增加，不但严重威胁人民生命和财产的安全，也给道路交通的运行效率带来了严重影响。为了提高道路交通的安全性和运行效率，交通领域的科学家和专家们开始研究运用先进技术手段对道路交通运行的状态，特别是交通拥堵和交通事故进行监控和检测的方式，出现以电子设备为手段的交通监控和交通检测系统。这些系统的出现，将为人们提供交通拥堵、交通事故的智能化的判别、告警、分类、预警、联动预案以及统计和分析功能，这将极大的降低人员的工作强度，提高工作效率，提升信息化水平以及交通管理水平。

　　综合监测应用平台设计

　　基于高清视频的综合监测应用平台是公安系统对城市重点场所、交通道路、重要卡口、治安复杂场所等实施综合动态监控的新型手段。平台业务涵盖治安卡口、交通卡口、治安检测、电子警察、视频监控等基于道路目标监测数据的智能监测应用，能为治安及交通管理人员供应直观的、实时的、动态的综合监测信息、视频资料以及关联应用等多角色、多业务的综合服务。

　　基于高清视频的综合监测应用平台以GIS为展示基础，采用先进的分散控制、集中管理的智能集散控制理论，依托空间地图数据库、空间数据引擎、消息中间件、计算机网络通讯、智能化控制等多项技术，以应用管理服务器为核心，为各级管理人员提供统一的图形化操作界面，并在地图上显示监控点位置等信息，用户可根据需求切换图像、读取数据，并可进行实时控制。系统的体系结构模型划分为以下六个模块：通讯模块、数据协议接入模块、数据存储模块、数据处理模块、数据操作模块以及协议接口模块，如下图所示。

　　 基于云架构的综合服务平台

　　根据公安、交警、交通部门对于交通目标管理的实际业务需求，结合未来海量交通数据存储、处理、应用的发展趋势，系统旨在对海量的交通数据进行实时采集、分类存储、按需挖掘、智能管理等方面提供基于“云服务”的综合监测应用平台。

　　基于云计算的系统架构分为IaaS（基础设施），PasS（平台服务），SaaS（软件服务）,通过互联网对外提供服务。

　　系统基本结构中，数据交换的核心要点是标准化，业务开发的要点是组件化。

　　高清视频管理

　　用户可通过图像列表或在GIS地图上选择调看实时视频，在调看实时视频时，提供对该路视频的控制操作。通过时间、录像类型、摄像机、帧标记等条件综合检索录像，录像回放提供播放、暂停、停止、步进、快速播放、慢速播放、抓图、下载等操作功能。提供多画面对比回放功能，对比的内容可以是实时视频与录像视频的对比、不同时间段录像视频的对比、不同地点的录像视频对比等。通过定义每步要显示的画面模式（单画面、四画面等）、调看的摄像机视频及预置位（对于支持预置位功能的摄像机），以及步伐持续时间等一系列步骤组成的监控序列，组成轮巡监控预案。提供对模拟键盘的支持，可通过模拟键盘实现对视频的切换、PTZ控制、轮巡预案的调度等。

　　道路目标管理

　　布控报警

　　系统提供黑名单车辆手工增加或批量导入功能，对各种被盗车辆和交通肇事逃逸车辆或其他黑名单车辆进行实时监测报警、统一指挥布控、拦截等。当通过车辆与用户预先输入的被盗抢车辆或交通肇事逃逸等车辆的牌照号码及车型等信息特征相符合时，系统在信息中心可以立即进行声音报警，提醒值班人员有可疑车辆通过。报警信息中包括车牌号码、车型、车辆通过时间、车辆图片和司乘人员图片等。具备与公安数据网进行数据交换功能接口，并可实时将报警车辆的有关信息上传。

　　轨迹分析跟踪

　　对刑侦、经侦、禁毒业务部门比较关心嫌疑车的运行轨迹和出没规律，系统有相应的行车轨迹分析功能。指定特定嫌疑车辆，可以跟踪实时行车轨迹和对历史图片进行回放。

　　跟车关联性查询分析功能

　　针对嫌疑车辆可能会结对出行的特点，在刑侦等业务应用时，确定特定嫌疑车辆后，通过数据挖掘的方式分析其通过多个监测点时相邻的车辆号牌，能够找出与嫌疑车辆有关联的车辆，从而获取破案线索。

　　车辆区域关联性查询分析功能

　　在作案手法相似的连环案件中，将多个事发地附近系统检测的车辆号牌进行比对，根据车辆出现的频次进行嫌疑车辆区域关联性分析。

　　套牌车分析

　　在GIS地图上，以前端设备布点比较密集的路段为中心划定几个区域，区域之间设定时间差对车辆进行交叉比对，如果发现车辆号牌相同，号牌颜色相同的车辆，则弹出报警框，由人工复核号牌识别结果，如果确认号牌相同，则认为该车辆为套牌嫌疑车辆，导入套牌嫌疑车辆数据库中。

　　行程时间检测

　　提供区域内相邻检测断面的历史行程时间和预测行程时间。为区域交通诱导提供服务。

　　交通流参数检测功能

　　交警业务部门比较关心交通流运行状态和交通违法嫌疑车辆，可通过高清图像检测设备自身的车检功能和号牌比对，统计机动车流量，将相应的交通参数接入交通信息采集与发布系统。

　　车辆特征数据查询

　　对区域内车辆的相关特征数据（属地、属性、结构、车型等）进行统计分析，提供相关报表数据。

　　非机动车与人员特征比对

　　根据车身/衣服颜色可进行非机动车和人员的相似性比对查询，通过机器智能的初步筛选，减轻工作人员目标筛选工作负担。

　　交通事件管理

　　交通违法管理

　　针对车辆违章变道、车辆逆行、车辆横穿、车辆禁停等典型交通违法事件，事件产生后，信息发送至信息中心存储。系统进行视频录像、续抓拍若干全景图，对卡口周边全景摄像机进行视频联动、切换，自动查找出与事件关联车辆图片供人工进行复核。系统还可通过接口交换软件，将违章检测信息发送给外部系统。

　　道路拥堵监测

　　中心平台服务器将前端道路交通流经数据处理运算后，定期发布道路交通拥堵状况，超过设定阀值后（可配置），进行声音报警提示和可联动外部系统（诱导系统、交警指挥系统等）。

　　非机动车与行人管理

　　部分路段人、非机动车、机动车辆混行严重，交通隐患较大。对卡口进行行人横穿、行人逆行、混行等事件检测，报警信息发送至信息中心处理，对卡口周边全景摄像机进行视频联动、切换，系统还可通过接口交换软件，将检测信息发送给外部系统。

　　突发事件管理

　　针对突发事件进行分类，对各种事件的发生特点、时间进行分析归纳。提供预案支持，具备文字预案方式和联动预案方式。文字预案提供处理步骤建议，联动预案涉及视频监控、控制、存储、图像交换等。

　　 交通事故检测

　　系统采用特定算法，根据不同事故监测地点，监理各种交通运行模型，并自动提取分析并结合人工干预事故发生现场事件信息，检测交通事故的发生，同时进行报警、联动预案、信息发布等动作。系统还可结合改点交通运行的历史信息进行预警。

　　道路交通设施管理

　　系统实现对道路路面状况及交通设施的自动监测，对异常事件提供自动预警功能，提高路面及交通设施利用效率。

　　对交通道路的监测

　　系统可对交通道路的路面情况进行监测，根据不同的监测地点建立交通运行模型，发现异常抛洒流漏现象（如漏水、漏油、抛洒垃圾）、道路施工、道路封堵等情况进行监测报警，并对异常目标进行抓拍、识别等。

　　对交通控制信号灯的监测

　　系统可对交通控制信号灯进行监测，判断红灯、绿灯、黄灯等是否正常运行，如发现异常或故障可进行报警，并对可能发生的交通事件（如事故、拥堵等）进行预警及后果和影响的智能化分析。

　　对交通标示牌的监测

　　系统可对交通标示牌进行监测，根据位置、形状、数量等情况判断是否正常，发现异常可及时报警。

　　查询统计及智能评测

　　交通数据统计

　　对信息中心所接收到的所有交通事件信息进行分类查询、统计、分析功能。可以对事件从地域、类型、时间三个维度进行分析。还可以根据实际需要自定义各种类型的组合进行同比或者环比。通过丰富的表现形式（图表、柱图、饼图、曲线图等）来展现交通事件的变化情况。还可以完成对交通事件的高级分析，便于发现和掌握违章事件的发生规律。对于交通事件活动的专项整治具有一定的辅助决策功能。

　　车流量统计分析

　　系统可以对进入监控区域的平均车流量、平均车速进行统计，同时可以统计道路上车辆的平均占有率、车头之间的平均距离。

　　车辆检测后生成的数据主要包括如下两种数据：实时数据和统计数据两类。其中交通实时数据主要包括：车辆存在、通过时间、实时速度、占有率、车辆长度、排队长度超限等；交通统计数据包括：断面流量、分车道流量、平均速度、平均占有率、平均流量、车型分类等。

　　数据检索引擎

　　随着监测应用平台的运行及业务部门对数据存储的要求，各类型业务数据也随之爆炸式的快速膨胀，初步估算年数据库记录量将达到上亿级别，加至系统存储大量的图片文件和视频文件，平台需要管理数据的规模非常庞大。传统的关系型数据库对大文本数据的检索和大量信息进行模糊查询时的效率低下，不能满足用户对数据查询检索、数据统计、数据分析的需要。为了快速、准确的帮助用户检索各种信息，统计各类数据，提高整个系统的对数据的应用能力，通过数据检索引擎软件的相关智能技术科迅速、准确、全面定位用户关心信息。与结构化信息检索方式结合起来进行查询、检索的解决方案，来完成海量数据库中的复杂的检索任务。

　　拥堵点分布

　　结合GIS地图与检测器数据，系统可快速、直观展示区域交通拥堵状况。

　　道路拥堵预警

　　中心平台服务器将前端道路交通流经数据处理运算后，定期发布道路交通拥堵状况，超过设定阀值后（可配置），进行声音报警提示和可联动外部系统（诱导系统、交警指挥系统等）。

　　事件黑点分析

　　结合GIS地图，展示区域交通事件黑点分布图，为相关单位业务决策提供参考。

　　辅助决策功能

　　针对不同交通事件对于的预案类别，达到预测和防范作用，因此它不仅是一个交通事件检测系统，还能根据各路段检测到的数据为交通管理提供针对性的优化方案。实现辅助解决交通拥挤问题，可以解决正常情况下由于流量增大引起的周期性拥挤，也可以解决是由于突发性交通事件引起的非周期性拥挤。辅助解决突发性交通事件，首先对交通异常情况的分析与报警，另外，一方面快速部署处理相应的交通事件，同时也预防和解决由此而引发的交通拥挤问题。提供特殊服务所需要的交通组织调度决策辅助，如：为警卫任务和特勤提供专用路线；为消防、救护车队提供快速通道；大型活动的交通组织与指挥。

　　交通事件统计

　　对信息中心所接收到的所有交通事件信息进行分类查询、统计、分析功能。可以对事件从地域、类型、时间三个维度进行分析。还可以根据实际需要自定义各种类型的组合进行同比或者环比。通过丰富的表现形式（图表、柱图、饼图、曲线图等）来展现交通事件的变化情况。还可以完成对交通事件的高级分析，便于发现和掌握违章事件的发生规律。对于交通事件活动的专项整治具有一定的辅助决策功能。

　　交通事件（事故）报告

　　交通事件（事故）报告生成功能，提供报告生成模板，可自动或手动导入事件（事故）时间、地点、类型、图片、文本等主要信息资料，确认后自动生成报告文件，提高业务单位工作效率。

　　结语

　　永泰软件有限公司通过最近两年高清视频项目建设的实践可以断定，随着视频监控业务高清化、集成化、智能化发展需要，基于高清视频的综合监测应用平台通过整合多业务系统，提供统一的综合业务服务，完善现有道路目标（机动车、行人）、设施的管理并加以有效利用，通过高清视频、智能视频监测等技术的综合应用，必将提高主管单位的信息化处理效率，改善治安状况、提高路网通行能力、提升公众信息服务质量，促进城市信息产业化升级。

　　（本文由永泰软件有限公司提供）