智能交通监控系统的设计与应用

智能交通监控系统的设计与应用

随着社会进步和经济发展，以及“平安城市”的支撑作用，规划和建设城市道路交通日益完善。与此同时,交通管理部门所承受的压力则越来越大,如何通过监控系统提供迅速直观的信息,使交通管理部门对交通事故和交通堵塞能够作出准确判断并及时响应?如何通过对监控范围内的突发性治安事件录像取证,使安全警务工作变得更加高效?解决之道就是交通视频监控系统,其作为了解全市交通状况和治安状况的窗口,是公安交通指挥系统不可缺少的子系统,建立智能化的视频图像监控系统目的在于及时准确地掌握所监视路口、路段周围的车辆、行人的流量、交通治安情况等,为指挥人员提供迅速直观的信息从而对交通事故和交通堵塞作出准确判断并及时响应,对监控范围内的突发性治安事件录像取证,为内外事警卫工作服务,起到综合治理效果。想要达成以上的各种功能,仅靠过去的人力监管显然是力不从心的。所以,将智能型DVR等监控设备运用到交通管理中来,势必能够提高交通部门监管的效率并减轻人力资源的浪费。一、项目建设的必要性这几年,中国的城市化建设已经驶入了快车道,因此城市治安监控管理水平相对滞后成为了城市化发展进程中突出的矛盾。为适应国民经济发展、社会稳定及市政建设的发展速度,采用什么样的视频监控系统及网络信息传输管理已然变成提升城市管理水平的重要课题,这无论对公安系统管理,还是社会安全治理都有着非常重要的意义。为了进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求,创造一个安全、方便、快捷、高效的交通与生活环境,并根据各种不同交通的需要,从项目的具体实际出发,做到配置合理,留有扩展余地,技术先进,性能价格比高,确保系统性能高质量,高可靠性。交通视频监控系统是公安指挥系统的重要组成部分,提供对现场情况最直观的反映,是实施准确调度的基本保障,重点场所和监测点的前端设备将视频图像以各种方式(光纤、专线等)传送至交通指挥中心,进行信息的存储、处理和发布,使交通指挥管理人员对交通违章、交通堵塞、交通事故及其它突发事件做出及时、准确的判断,并相应调整各项系统控制参数与指挥调度策略,通过对视频图像进行数字化编码与压缩,交通视频监视系统支持局域网乃至广域网内的授权用户终端对数据和图像资源的调用以及对前端设备的实时控制,实现网络用户的监视、切换和控制功能,并提供对地理信息系统(GIS)等相关系统的支持。公安部门为了提高各派出所辖区的科技防控能力,以及提高商贸区安全防范能力,及时有效的打击、控制、预防犯罪,增强群众的安全感。并根据创建“平安省、平安城市”的总体要求,就需要在派出所辖区内的重要地点建设治安监控系统。根据现在交通监控的实际需要,公安部门一般都会在交通路口、车站、商业区、高速公路收费口等重点部位安装可控摄像机或固定摄像机。而且很多地方原来已有模拟监控系统,采用视频电缆或光缆传输视频信号,在分中心采用模拟矩阵系统进行监控,如果在现有基础上,引入智能型DVR等设备构建出智能交通监控系统,将可以方便地实现网络平台的全网视频监控。二、实现网络营销的要求近几年,网络技术、数字存储设备、图像压缩算法、生物识别等技术的高速发展,极大地带动了数字视频监控产品的发展,除了IP摄像机、视频编解码器、网络存储中心等,传统的硬盘录像机也早已经脱胎换骨,取而代之的是智能型、网络化、高性能的DVR。目前主流DVR厂家的各款产品一般均留有3～5个IDE接口(ATM机除外),同时可以接8～10个硬盘500G,甚至更高容量的硬盘,这样整个DVR的存储容量可以达到4T以上,如果算上硬盘扩展箱,那这个数据可能还会增大。在这种情况下,如何满足用户在海量的数字视频存储库里快速的检索出真正有价值的图像片断,是一个非常现实的问题。为解决这个问题,必须在智能化和视频信息搜索引擎上进行更深层次的探索和研究。现在一提到智能化,很多人马上想到模式识别。车牌识别实际上从技术实现的角度看目前就已经比较成熟,也有很多实际的应用;但是人脸识别就不是一件很容易的事,需要在DVR内存放一个相当容量的人脸图片信息库,再需要DVR在实时采集图像的同时还需要同人脸图片库内的所有图片进行特征比较,如果发现当前监视的区域内有同人脸图库内的图片特征符合,则必须触动DVR的相关动作,如果远程连接告警中心,同时录制监视画面,甚至可以发出调整球机或者云台动作的指令,使镜头一直跟踪可疑人物。这一连贯的动作看似简单,实际要求DVR要求超强的处理能力,而DVR往往不只一路,所以要在嵌入式DVR中实现人脸识别功能,按照目前的技术条件还不是很成熟。浙江大立也在这方面做出了积极的努力,从满足用户快捷的提取有价值的图像资料的角度出发,企业前期智能化的工作主要放在了对某些特定的事件进行识别分析处理:如对物体进行分类,人、动物、人造活动物体(车)、人的某些特定动作提取等等;并结合这些智能化的事件判断,在整个DVR软件开发中设计了功能强大的搜索引擎。网络化是数字视频监控产品的发展趋势。数字视频监控产品,从雏形发展到目前相对成熟的产品,就具有网络的基本功能,但是,随着目前DVR产品的应用领域不断的拓广,监控的范围不断的扩大,系统必然要求集中管理。早期小范围的组网规模,由于监控中心局限于专门授权的人员负责职守,不会有多用户访问同一个终端同一视频通路的可能性。如今这些简单的应用已经不能满足用户的需求,现在对跨区域、跨城市、甚至希望在广域网上实现远程集中管理的需求越来越多,用户希望在授权的情况下,通过广域网,利用PC的IE功能,直接进入管理系统进行异地操控。也就是要求数字监控系统能够做到分级控制、集中管理。特别是平安城市的项目,就凸显了网络化的重要性。在这样需求下,必然会对视频监控产品的网络功能提出更大的要求,如低码率、多种码流、断点续传、多点广播、信令控制、密钥管理、自动连接,甚至可以直接通过无线模块或者建立视频监控中心服务器的方式,将图像等信息传到用户的手机上。图像的分辨率、清晰度是视频行业产品不断追求、不断创新的一个目标,但是受存储条件和传输带宽的限制,必然也要求图像有更大的压缩比,使同质图像的条件下存储空间更小,网络传输带宽要求更低。实际上更高图像质量与高压缩比存在着一定的矛盾,主要受制于目前各厂家DVR采用的硬件技术方案,即硬环境的处理能力。目前国内的主流DVR厂家在这方面已经走在技术发展的前列,采用的算法大部分为H.264。H.264与MPEG4相比,在同等图像质量下H.264所需的码率大概为MPEG4的60%～65%左右,与这种高压缩效率相伴的是H.264需要较高的实现复杂度,同时对硬件平台的DSP处理能力也提出了更高的要求。一般而言,DVR厂家采用的硬件技术平台,均会留有一定的处理余量,同时可以在DSP处理的主频和工作环境进行适当的优化,为更好的算法实现提供一个比较良好的硬件平台,通过算法人员在算法上再进行深度优化,目前完全可以做到,不动任何硬件设计的情况下,直接通过调整算法可以提供给用户更好的产品。从严格意义上来讲,要提供图像质量更高,图像压缩比更大的数字视频监控产品,目前在算法上、硬件平台的处理能力上还有很多工作可以做。大部分厂家由于硬件平台处理能力的限制,在实现H.264算法时,采用baselineprofile,对于支持1/8像素精度的运动矢量、帧内预测、图像前处理等许多工作进行了某种程度的简化。随着硬件技术的不断发展,结合图像压缩算法的不断优化,今后可能会出现性能异常强大的ASIC图像专用压缩芯片,或者DSP厂家会推出性能更加优异的处理器,在这方面,大立技术部门密切紧跟世界技术的发展,并与一些有强大实力的公司展开了更深层次的合作。特别需要强调的是大立DVR有C、L、D、M四大系列,其突出优势有以下6个方面的体现:(1)精选芯片,提高系统稳定性。大立系列DVR是国内唯一一款采用美国MOTOROLA低功耗高性能嵌入式通讯专用双32位微处理器(CPU)及美国ADI低功耗高性能精简指令集处理器(DSP)的硬盘录像机。(2)减少发热,提高系统可靠性。大立系列DVR采用耐热性能良好的工业级芯片,并在整机设计时应用国际上普遍采用的热量分布及热平衡评估技术,确保整机内部电路设计合理、热量分布均衡。(3)系统编解码技术。拥有完全自主知识产权的编解码技术,大立是从最底层算法开始开发,完全拥有从底层到系统软件的开发能力,引领数字压缩技术的发展方向。(4)高效的硬盘文件管理。大立系列DVR采用专有的硬盘管理技术及非工作盘休眠技术,降低硬盘发热。(5)强大的网络功能和网络容错性。大立系列DVR采用ADI的DSP芯片进行处理,提高图像在复杂网络环境下的快速恢复能力,采用标准的通讯协议(TCP/IP、UDP)支持多种网络的传输,保证了画面更细腻、色彩更丰富、层次感更强、轮廓更清晰分明。(6)丰富的接口,适应行业个性方案应用。大立系列DVR是集本地监控、录像、和网络传输为一体的专业产品,特别是针对行业需求提供系统的解决方案。三、系统设计规范的要求随着视频监控技术的发展,客户所要求的城市治安监控系统,不仅要实现各站点内的视频、音频、信号、报警等各种信号的控制和管理,更要能实现智能化、集成化、网络化的应用。除了可以将各站点视频传输到分局中心,还能够直接控制前端的摄像机。因此,开放接口的控制协议就显得尤为重要,这将使整个系统具有良好的兼容性和扩展性。而且在系统建成后,不仅要能满足当前的应用需求,更要能适应日后的发展需要。附录1:系统设计依据1、安全防范工程程序与要求GA/T75-942、安全防范系统通用图形符号GA/T74-943、安全防范工程费用概预算编制办法GA/70-944、电子设备安装工程费用定额HYD41-01-19995、电视系统工程设计规范JGT1.5-876、中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-827、建筑电气安装工程质量检验评定标准GBJ303-888、民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-949、民用建筑电气设计规范JGJ/T16-9210、系统接地的形式及安全技术要求GB14050-9311、彩色电视图像质量主观评价方法GB7401-8712、光纤分布式数据接口(FDDI)高建局域网标准13、电子计算机房设计规范GB50174-93根据《国家公共安全防范设计标准》GB/T50314-2000及国家颁布的其他安防规范,视频监控系统应当参照一级安防工程标准进行设计。并针对城市的实际情况,按照人防、技防紧密结合,纵深防护的设计原则,构建全方位、多层次的综合安全防范系统。力求充分利用视频监控的直观性和实时性,辅以其他技防手段,对街口地区、重要地点实施严密监控,从而提升整体防卫能力,为公安部门的正常运行提供可靠保障。附录2:社会治安-交通方面的防范区域,监控点位1、城市主要出入路段的治安卡口建设;2、市区主要路段的交通流量、流向的监控建设;3、城市主要路口的电子警察建设;4、城区大队、中队移动电子警察建设;5、社会资源停车场监控的管理与应用。城市治安监控系统设计应本着精益求精的精神,应具有以下特点:1、需选用开放的视频监控系统,便于实现与报警系统“三台合一”系统等其他相关系统的集成。2、系统网络采用标准网络协议,符合远程通信管理以及计算机技术发展趋势的要求。3、考虑公安业务的特殊性,系统需要具有实时性,能无延时的传输和控制视频图像的要求。4、考虑到公安局、支队、各大队之间可以进行方便快捷的相互调用监控点图象并对前端设备进行实时监看和智能化控制。5、系统软件应具有全面实现系统集成的能力,并按模块化和属性的方法设计,便于系统规模及应用功能的扩展。在产品选型时,在考虑到系统的实用性、先进性、可靠性的基础上,所选用的产品应为质量过关、性能可靠的知名品牌。同时,考虑系统的可操作性及设备的可维护性能等因素,最好采用总线技术及模块化集成技术,以保证安全防范系统长期全天候运行。四、视频传输系统城市治安监控-交通部分系统分为站点(大队)视频监控系统和中心(支队)视频监控系统两部分。同时,也要将现有两级监控系统所有图像连入主中心(市级公安局)。在实现方式上,各站点(大队)系统均可采用单台或多台DV-109L16MDVR作为控制切换器,管理前端监控点的球型摄像机等视频采集设备,视频传输使用一路视频加一路双向数据的数字光端机(其中,视频通道将前端采集到的视频信号传输到硬盘录像机;同时,软矩阵鼠标发出的控制码通过数据通道来控制前端的球机),即实现对自己辖区内所有监控点进行任意的调用和切换。此类构成的交通视频监控系统特点还可归纳如下:1、实时系统与网络的结合,确保机器工作稳定系统的核心设备——DVR采用美国MOTOROLA低功耗高性能嵌入式通讯专用双32位微处理器(CPU)及美国ADI低功耗高性能精简指令