车载视频监控系统助力智能视觉车联网的形成

车载视频监控系统助力智能视觉车联网的形成车载视频监控系统助力智能视觉车联网的形成 文 周世咏 智慧城市研究院 主任 深圳市贝尔信智能系统有限公司 引言引言 根据公安部的统计数据显示 2011年1至9月 全国共接报道路交通事故279 万多起 其中涉及人员伤亡的道路交通事故有143720起 导致超过4万人死亡 一时间强烈要求运营车辆安装车载视频监控系统的呼声响遍神州大地 车 载视频监控系统要安装 要升级 发展的出路在哪里 本文介绍的智能视觉车联网通过智能视觉技术对车辆或车队行驶中人和车 的异常行为事件进行实时提取和分析 并及时发出预警 改变传统车载视频监 控系统只能 监 不能 控 的被动状态 让车载视频监控具有 事前智能感 知 事中及时处置 事后完整取证 的功能 是提高行车安全的新举措 也是 车联网市场发展的大趋势 车载视频监控系统是智能视觉车联网的基础 智能视觉车联网是车载视频 监控系统发展的必然演进方向 正文正文 由贝尔信提出的智能视觉车联网建立在基于智慧城市 4 1 技术体系的智能 视觉车联网架构 基于智能视觉分析的一杆一系统以及云计算 云存储 云分析 云控制主机平台之上 它根植于智慧信息技术 IICT 云计算 物联网 云存储 云分析 大数据挖掘等技术 中 给智能交通以及安防行业指明了智能视觉车联 网的发展方向和面临的巨大商机 图 1 基于智能视觉技术的智能视觉车联网 图 1 所示为利用无线宽带技术 如无线城市 Wi Fi 热点或 3G 4G 网络 结 合车载和路侧建立的视频监控点 能构建智能视觉车联网 实现对人 车牌 事故现场 事件 灾难等的可视化管理 随着宽带移动互联网的逐步建成 市场对车载视频监控系统提出了新的要 求 构建基于智能视觉车联网的新型车队管理系统是智慧城市建设的落脚点之 一 本文以此为例说明车载视频监控系统的新趋势 一 车载视频监控系统一 车载视频监控系统的组成的组成 车载视频监控系统由以下四个部分组成 车载终端 无线视频网关 市 县 区 分级系统监控中心 用户系统 车载前端车载前端 无线视频网关无线视频网关 车载前端车载前端 各地中心机房各地中心机房 网络用户网络用户 分级监控中心分级监控中心用户用户 图 2 车载视频监控系统的组成 具体来说包括 1 车载前端系统车载前端系统 车载前端系统的作用是根据要求实时采集监控点的视频图像 并将模拟视 频压缩成 H 264 等格式的数字视频 将压缩后的流媒体文件以无线方式通过 3G 网络或网络发送到视频监控中心服务平台中 供值班人员实时观看或保存在存 储设备中 通过监控前端 管理员对图像的监控可在网络的任何一个接入点 根据授 权登录到中心服务平台完成对其所属设备的控制功能 可以实现远程现场图像 实时播放和历史播放控制 可以定格抓拍 海量图像文件的存储和备份 摄像 机与云台的远程网络控制等功能 车载有源音箱 控制键盘 车载摄像机 车载无线车载无线 视频网关视频网关 有源 无线或有线 麦克风 图 3 车载前端连接示意图 2 2 车载摄像机视频采集车载摄像机视频采集 视频采集设备主要是完成视频信号的采集功能 3 3 无线视频无线视频网关和车载无线服务器网关和车载无线服务器 车载无线视频网关是无线监控系统的基础 是系统与前端车载无线设备之 间的交互平台 一个无线网关可以管理和转发许多个无线车载终端 并可以作 为一个单独的实体 接入不同的监控中心 如接入二级或三级监控中心以及一 级监控中心等等 车载无线服务器将前端采集的视频信息经由 3G 传输设备发往无线视频网关 4 4 内置硬盘录像系统内置硬盘录像系统 系统可支持 4 路 CIF 视频实时存储 每路 CIF 视频码流 500Kbps 32GB 固 态硬盘可存储约 150 小时 可选支持 1 路 D1 视频存储 只能设置第 1 路视频输 入为 D1 格式 实时 D1 码流平均 1 5Mbps 如需求特殊 也可以安装高清视频 车载显示屏 监控摄像机 须支持 1080p HD 格式 但因无线传输链路的限制目前在车载应用 中尚难以大规模应用 如安装须采用高清转标清或 D1 的转码程序进行预先处理 才能满足现有无线视频传输链路的要求 5 5 内置内置 GPSGPS 定位模块定位模块 设备内置 GPS 模块 GPS 信息实时通过无线通道传输到监控中心的 GIS 服 务系统 同时可以叠加在实时传输的无线界面视频上 6 6 无线网络传输无线网络传输 无线车载视频上传经由 3G 无线网络 传输系统的设计可根据客户需要采用 运营商现有 3G 网络无线传输方式 7 7 车载视频本地显示和键盘控制车载视频本地显示和键盘控制 车载键盘具备本地显示屏 同时也能控制本车安装的车载云台摄像机的转 动 便于车内人员观看当前车摄像机的位置和视角方向 及时控制云台转动等 8 8 监控中心功能监控中心功能 在分级监控中心 具有用户认证管理 中心存储备份录像管理 报警联动 管理 设备无线远程管理 系统日志管理功能 整个系统包括无线音频 视频再 接入 转发 控制 还包括 GPS 定位服务系统的实现 二 前端视频采集系统的新要求二 前端视频采集系统的新要求 1 车载监控点的位置 在大型的公交车上 除了车内安装的监视器之外 如图 4 所示 为了确保 行车安全至少需要的摄像头的数量为 4 只 图 4 a 公交大巴上顶部安装的摄像机 其中 侧面的两台摄像机能观察到周边两条车道内的车辆和路况 图 4 b 四只摄像机安装位置图及其正 侧 背视图 从上图可见 四台监控摄像分别监视公交车前方 后方和两侧的路况及车 辆 2 前端智能视频分析模块 贝尔信推出的基于智能视觉技术的 HD IVS 高清智能视频分析系统 可放置 到前端视频监控摄像机之后 具有很强的环境自学习自适应能力 可以根据不 同的季节 不同的时间 不同的行驶状况自动适应环境变化 不需要人工进行 调整 特别是恶劣环境的适应性以及抗环境干扰的能力有着无可比拟的优越性 HD IVS 通过对车辆周边或车内视频信息进行分析 可以形成了一整套基于 主动安防的信息处理与发布机制 使得汽车安全从被动防范向主动预警转变 平时利用视频信息进行车辆或车队管理 一旦出现紧急情况 利用 HD IVS 能够 及时给车辆或车队发出预警 及时提醒司机把可能造成的灾难消灭在萌芽之中 三 全景呈现三 全景呈现 3D3D GISGIS 重点车辆监控可视化管理平台重点车辆监控可视化管理平台 贝尔信全景呈现 3D GIS 重点车辆监控可视化管理平台是以 VIDC 嵌入式可 插拔海量数据处理城市中心主机为核心 通过遍布城市的 构建在智能视觉物 联网和智能视觉车联网基础之上的前端智能视频采集系统 IVS 利用基于云计 算的后台大数据分析 海量视频处理和检索系统 实现对城市人 车 物 路 事件的安全状况的实时监控 智能感知城市中面临的交通情况和安全威胁 一 旦被监控车辆或车队发生报警可通过该平台全景呈现报警信息 做到 事前智 能感知 事中精准处置 事后完整取证 从而实现城市重点车辆监控体系建设 平台采用了智能视觉物联网技术 3D GIS 可视化管理平台技术 VIDC 云单 元主机技术等三大核心技术 核心技术 其中 在 3D GIS 可视化管理平台中嵌入了贝尔信贝尔信 3DCity3DCity EngineEngine 核心引擎 核心引擎 3Dcity Engine 是由贝尔信公司完全自主开发的 拥有完全自主知识产权的 国际领先的三维地理信息处理核心技术 它以分布式的三维地理空间数据库为 基础 采用模型流技术 海量数据存储技术 网络服务分建共享技术 图形图 像处理技术 多元实时数据接入技术 WFS 和 WMS 技术 数据库技术 网络技 术和其它相关信息技术 实现各种地理信息资源的统一管理 整合 交换 协 同和共享 建立跨地区 跨部门的 一站式 网络协同服务体系 为政府 企 业 公众提供网络化三维地理信息服务 三维地理信息海量数据处理的核心引擎的框架如下 图 5 3Dcity Engine 系统构架图 3D City Engine 引擎功能特点 a 可嵌入式贝尔信 VIDC 云计算 云存储 云分析 云控制主机平台 b 可以作为智慧城市运营综合管理中心平台的支撑引擎 c 高速的海量城市三维空间数据数据处理能力 d 出色的三维仿真效果与二维 GIS 的结合 e 组件式 3DCityEngine 平台与二次开发支持 f 完整的空间数据描述体系 g 三维矢量数据解决方案 h 良好的人机交互 i 二三维空间地理信息表现无缝整合 j 人性化浏览操作 k 事件 触发 机制 l 跨平台通信 m 强大的数据库驱动引擎 四 智能视觉车联网实际架构四 智能视觉车联网实际架构 作为一个例子 系统的实际架构如下 在公交大巴上安装无线视频监控前 端设备和无线视频服务器 在二级或三级指挥中心内安装无线视频接入网关 前端无线视频监控设备通过基于 3G 网络接入无线视频接入网关 再通过无线视 频接入网关转发给各级中心或用户 其中 全景呈现 3D GIS 重点车辆监控可视化管理平台位于监控中心的服务 器之上 某一地区或城市内的监控中心可实现联网 构建分布式系统 Internet 中心服务器 移动视频网关 存储服务器 用户客户端电脑 监控中心 3G网络 3G网络 图 6 智能视觉车联网系统结构 一个监控中心的无线视频网关 能支持 1000 个用户同时在线 按照一个车 队 50 辆车安装车载终端 并发视频上传的终端占 20 每路 3G 网络无线视频 车载摄像机 无线视频服务器 码流平均 350Kbps 网关处的网络负载最大约 350kbps 10 3 5Mbps 采用 10M 以上的宽带或专线接入足以满足带宽需求 五 智能视觉车联网系统的主要功能五 智能视觉车联网系统的主要功能 1 1 双向语音对讲和静默监听双向语音对讲和静默监听 监控中心可以通过客户端与选定的前端车载设备通话 前端设备也可以通 过话筒和监控中心通话 实现双向语音对讲 2 2 群呼喊话群呼喊话 监控中心能选定其中一个或多个在线车辆 在监控中心喊话 被选车载前 端都能听见 实现群呼功能 3 3 远程报警与报警联动远程报警与报警联动 监控系统的前端无线视频服务器具有多个报警输入与报警输出端口 用户 可以通过无线视频服务器对信号的采集传输 完成从无线视频服务器本身到监 控中心多种报警形式 完成报警联动 常见的报警类型包括 a 驾驶员磕睡 2 车道偏离 3 车前方出现行人 动物 4 路况恶劣或出现侧面擦碰 5 路况恶劣等 在监控中心的录像服务器上 可以根据各无线视频服务器不同的报警信号 采集形式进行设置 一旦在远程发生报警 该录像服务器自动进行报警联动录 像 在监控中心的电视墙上 平时可以浏览各个无线视频服务器的图像 若前 端某个无线视频服务器发生探测器报警 该无线视频服务器的图像自动出现在 监控中心的大屏幕上 便于工作人员发现和处警 4 远程矩阵摇杆键盘控制远程矩阵摇杆键盘控制 经由通畅的无线网络 可在客户端端配置矩阵摇杆键盘 通键盘的摇杆手 柄来控制前端摄像机的拉近 拉远以及云台的转动 控制灵活方便 5 图像抓拍图像抓拍 可以对当前监控的图像进行抓拍 抓拍的图像保存在所设置的抓拍路径下 支持告警设备联动抓拍和移动侦测的触发抓拍 6 GIS 6 GIS 定位电子地图定位电子地图 定位功能是 GPS 定位管理系统最基本的功能 该功能通过 GPS 模块可以对 装有车辆定位终端的车辆进行准确的定位 被定位的车辆会在监控终端的地图 上显示 用户可以在地图上一目了然的知道该车辆当前的具体位置和行车速度 等信息 软件可以对车辆设置运行范围 即电子围栏 当车辆超出设定的运行范围 后 系统自动发出越界报警 报警信息以显著方式显示在车辆轨迹跟踪屏幕上 同时告警 并可以在监控中心显示 图 7 电子围栏功能 7 7 自动跟踪自动跟踪 软件可以让用户设置自动跟踪号码以及跟踪周期 设置完成后 系统将按 照设定的时间周期自动对车辆终端或模块进行定位跟踪并可将车辆运动轨迹实 时显示在监控屏幕上 根据需要 可以保持车辆始终位于电子地图中心 还可 以将车辆运动轨迹保存成历史数据 以便将来需要时进行回放显示 8 8 视频录像机制视频录像机制 录像方式包括 降帧录像 定时录像 手动录像 周期录像 告警录像 支持音视频的同时录制和同步回放 录像文件播放过程中 在播放界面的状态 区 或录像通道右键菜单中 可以对文件进行暂停 停止 快进 倒退 静音 及声音调节及拖拉播放条的操作 分布式网络存储功能 没有存储器数量的限制 没有存储器地理位置的限 制 没有存储空间的限制 真正实现海量的数据存储体系 大容量 长时间的 存储成为现实 存储器作为一个独立工作的站点 接入在系统平台的管理之下 按照设定 的计划录制图像 系统中有多个视频 有多个存储器 可以任意设置视频的存 储位置和存储保存时间 9 9 存储位置多样存储位置多样 录像文件在设备内置的硬盘中 部分型号的设备内置硬盘 起到数据双备 份的功能 录像文件存储在监控中心设置的 专门 的存储服务器中 供用户集中存 储重点视频 可按时间路线或报警联动录像 并可以远程通过网络检索 下载 点播 回放等 录像文件录