【中國(guó)安防展覽網(wǎng) 視點(diǎn)跟蹤】現(xiàn)階段，視頻信息在公安交管工作中已普遍應(yīng)用。同時(shí)，隨著視頻信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展、視頻硬件設(shè)施性能的不斷提升，帶位置信息的視頻也成為公安交管實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。那么，目前視頻信息在公安交管工作中的主要應(yīng)用有哪些？又應(yīng)如何將位置信息與視頻流整合，以滿足公安交管實(shí)戰(zhàn)需求呢？請(qǐng)看南京市公安局交通管理局總工程師顧懷中的研究探討。
現(xiàn)狀：視頻信息在公安交管工作中的應(yīng)用
在交通行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，大家經(jīng)常會(huì)提及視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)。視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)是一種將視頻中的關(guān)鍵信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化提取的技術(shù)，通過(guò)采用目標(biāo)檢測(cè)、特征提取、對(duì)象識(shí)別、深度學(xué)習(xí)等分析手段，把視頻中的信息轉(zhuǎn)換成可被計(jì)算機(jī)和人識(shí)別、理解、檢索的文本信息。視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)可以幫助人們獲取以前在監(jiān)控視頻中識(shí)別不到的信息，如污損車輛、傾斜車輛，以及駕駛?cè)瞬幌蛋踩珟?/a>、疲勞駕駛等違法行為。
圖1：通過(guò)深度學(xué)習(xí)等手段，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)可幫助人們獲取以前監(jiān)控視頻識(shí)別不到的信息
在實(shí)踐應(yīng)用中，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)能夠?qū)⒁曨l信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算器和人可理解的情報(bào)信息，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為公安交管實(shí)戰(zhàn)所需要的情報(bào)數(shù)據(jù)，終實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)信息向情報(bào)化、信息化方向轉(zhuǎn)化。那么，現(xiàn)階段，視頻信息在公安交管工作中的具體應(yīng)用有哪些呢？
1、識(shí)別道路、交通、車輛等特征
通過(guò)對(duì)監(jiān)控視頻信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，可提取交通設(shè)施信息、交通狀態(tài)及交通參與者的特征數(shù)據(jù)等，例如在城市道路、非機(jī)動(dòng)車道、關(guān)鍵出入口，通過(guò)對(duì)視頻信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，可以獲取禁止停車、限速等交通管理信息；對(duì)視頻中車輛圖像進(jìn)行分析，可提取車型、車牌等關(guān)鍵信息，然后再匹配時(shí)間、地點(diǎn)等數(shù)據(jù)，終能夠獲取車輛的活動(dòng)規(guī)律、行駛軌跡等。
目前，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)應(yīng)用的場(chǎng)景主要包括停車事件檢測(cè)、擁堵事件檢測(cè)、拋灑物及反光錐檢測(cè)、變道事件檢測(cè)、占用應(yīng)急車道事件檢測(cè)等。
圖2：視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)可對(duì)人、車進(jìn)行識(shí)別
圖3：目前，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景
2、定位交通事件發(fā)生的點(diǎn)位
在公安交管的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中，通過(guò)對(duì)監(jiān)控視頻的結(jié)構(gòu)化處理，可定位交通事件發(fā)生的位置，例如可以確定檢測(cè)區(qū)域內(nèi)意外事件發(fā)生的點(diǎn)位，然后再上傳到交通指揮中心，可提升交通事件的處置效率。深圳交警支隊(duì)將指揮中心和督查中心構(gòu)建成可以用于實(shí)戰(zhàn)的應(yīng)用體系，當(dāng)路面發(fā)生交通事故時(shí)，指揮中心通過(guò)對(duì)視頻信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，可及時(shí)確定事件的性質(zhì)和發(fā)生的位置，然后將相關(guān)處置警令發(fā)送給相關(guān)交警大隊(duì)或民警，同時(shí)將完整視頻信息傳至督查中心，督查中心實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)督事件處理的全過(guò)程。這一做法值得借鑒。
圖4：通過(guò)視頻結(jié)構(gòu)化處理，可定位交通事件發(fā)生的點(diǎn)位，識(shí)別事故車輛特征等
探討：如何將現(xiàn)有視頻信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、事件的位置信息整合？
目前，高精位置技術(shù)發(fā)展迅速，位置服務(wù)在交通管控、應(yīng)急救援、車輛導(dǎo)航、*維穩(wěn)等領(lǐng)域也越來(lái)越重要。根據(jù)公安交管實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需求，將視頻中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的目標(biāo)和事件的位置信息與視頻流進(jìn)行整合，可以助力交管部門更加及時(shí)、準(zhǔn)確獲取預(yù)警、異常等信息，提升交通管控能力。
那么，如何將現(xiàn)有的視頻信息與運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)、事件的位置信息進(jìn)行整合呢？簡(jiǎn)單說(shuō)，就是采集視頻監(jiān)控設(shè)備安裝點(diǎn)位的位置數(shù)據(jù)和視頻圖像中關(guān)注的目標(biāo)和事件的位置數(shù)據(jù)，并在視頻中觸發(fā)關(guān)注目標(biāo)(如下視頻所示)，獲得目標(biāo)在視頻中的相對(duì)位置，再將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的物理位置數(shù)據(jù)，匹配目標(biāo)真實(shí)位置。
具體的實(shí)現(xiàn)方式，如下：
1、通過(guò)高精度地圖采集運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、事件等交通信息的位置
高精度地圖可提供更精細(xì)、更豐富的地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容，記錄各類道路要素、道路設(shè)施、周邊建筑信息等數(shù)據(jù)對(duì)象，并與路網(wǎng)之間建立關(guān)聯(lián)，從而保存目標(biāo)、交通事件等數(shù)據(jù)對(duì)象的高精度位置信息。目前，南京通過(guò)高精度地圖采集了大約2000公里的交通設(shè)施信息，數(shù)據(jù)誤差在20厘米左右。
2、將采集到的高精度位置信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為視頻數(shù)據(jù)
實(shí)現(xiàn)高精度位置信息與視頻數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換的常規(guī)技術(shù)手段包括：
方式一： 在監(jiān)控?cái)z像頭上安裝精度較高的陀螺儀及高精度定位芯片，通過(guò)高精度地圖獲取的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)來(lái)校準(zhǔn)陀螺儀精度，根據(jù)方向、俯仰角、轉(zhuǎn)動(dòng)角度，將衛(wèi)星定位信息數(shù)據(jù)換算為目標(biāo)的真實(shí)位置數(shù)據(jù)。
圖5：通過(guò)采集的位置信息獲取關(guān)注目標(biāo)的相對(duì)位置，然后與實(shí)際目標(biāo)匹配
方式二：提取視頻畫面中目標(biāo)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，把目標(biāo)特征與系統(tǒng)連續(xù)的時(shí)間和目標(biāo)所在的位置信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即可獲取車輛在完整道路中的坐標(biāo)及軌跡，還能夠獲取道路上的交通流量、交通事件等信息。
圖6：連貫呈現(xiàn)車輛在完整道路中的坐標(biāo)及軌跡
在實(shí)際應(yīng)用中，一旦目標(biāo)被建筑物、樹木等遮擋，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)就無(wú)法發(fā)揮作用。但如果把空間信息存儲(chǔ)到視頻流中，并對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行整合分析，便可推導(dǎo)出盲區(qū)內(nèi)的信息?？赏ㄟ^(guò)激光點(diǎn)云采集道路、設(shè)施等三維立體數(shù)據(jù)，并將衛(wèi)星定位、高度、方向等位置信息與攝像機(jī)的高度、俯仰角、衛(wèi)星定位信息匹配，再通過(guò)三維模型獲取視野盲區(qū)內(nèi)的信息，也可通過(guò)與周邊地點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的資源獲取視野盲區(qū)內(nèi)的信息。
圖7：利用三維模型，可推導(dǎo)出視頻中盲區(qū)內(nèi)的信息
應(yīng)用：帶位置信息視頻流在公安交管工作能發(fā)揮什么作用？
將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、事件的位置信息與視頻流進(jìn)行整合后，即可獲取帶位置信息視頻流，通過(guò)處理就能得到交通事件發(fā)生的時(shí)間、空間位置、交通流方向以及事件特征等信息。把這些信息傳輸?shù)揭越煌ǚ抡鏋榛A(chǔ)的虛擬化交通實(shí)時(shí)在線系統(tǒng)中，可以研究分析交通態(tài)勢(shì)、采集交通事件影響規(guī)律、分析交通出行量、對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤、對(duì)危險(xiǎn)情況進(jìn)行預(yù)警等。未來(lái)，帶位置信息視頻流在公安交管工作中的應(yīng)用方向有哪些？將會(huì)發(fā)揮哪些作用呢？
1、快速獲取交通事件信息，提升事件處理科學(xué)性
利用帶位置信息的視頻，可以快速獲取事件發(fā)生的時(shí)間、空間位置，確定事件性質(zhì)，判斷其影響等。交通事件處理人員可以根據(jù)相關(guān)信息，科學(xué)布置事件現(xiàn)場(chǎng)的管控措施和范圍，適時(shí)開展上游分流、下游疏導(dǎo)，將交通事件影響控制在小范圍內(nèi)。
圖8：快速獲取交通事件信息
2、快速、提取路況信息、檢測(cè)擁堵規(guī)律，預(yù)防擁堵
若將路況信息標(biāo)注到車道和更的路段上，帶位置信息的視頻就能獲取更細(xì)顆粒度的交通擁堵信息；再結(jié)合路況信息，通過(guò)對(duì)相關(guān)聯(lián)路口進(jìn)行分析，可以得到單一路口車道級(jí)交通擁堵模型，結(jié)合路段區(qū)域內(nèi)的各項(xiàng)延誤事件，可綜合評(píng)估并推演出道路的擁堵規(guī)律。將這些研究分析結(jié)果與視頻信息進(jìn)行匹配，還可為制定交通緩堵措施提供科學(xué)數(shù)據(jù)。
圖9：快速、提取路況信息
圖10：檢測(cè)交通擁堵規(guī)律
3、實(shí)時(shí)跟蹤車輛通行情況，提升車輛查緝布控工作效率
利用位置信息，確定被跟蹤車輛所在車道，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的視頻接力跟蹤，可廣泛用于動(dòng)態(tài)、全區(qū)域、多目標(biāo)的機(jī)動(dòng)車查緝布控工作。指揮中心將要控制的車輛大致鎖定在某個(gè)區(qū)域后，系統(tǒng)可以自動(dòng)確定相關(guān)攝像機(jī)的管控范圍，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，自動(dòng)接力跟蹤。
圖11：實(shí)時(shí)跟蹤車輛通行情況
4、采集無(wú)人機(jī)勘查時(shí)空數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)事故快速處置
帶高精度定位芯片無(wú)人機(jī)配合高精度地圖數(shù)據(jù)，可在高空中整體監(jiān)拍事故現(xiàn)場(chǎng)全貌，對(duì)事故進(jìn)行快速準(zhǔn)確的勘查。通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)拍攝的具有高精度位置信息的事故視頻進(jìn)行分析，可獲取交通事故發(fā)生的時(shí)間、空間以及對(duì)交通態(tài)勢(shì)的影響等信息，提升交通事故的處理效率。此外，帶高精度定位芯片的無(wú)人機(jī)也可對(duì)高速公路路面裂縫、標(biāo)志標(biāo)牌移位等情況進(jìn)行勘查，并且可提取相關(guān)數(shù)據(jù)，為道路管理養(yǎng)護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。
圖12：無(wú)人機(jī)快速勘查事故現(xiàn)場(chǎng)
5、與交通仿真模型進(jìn)行實(shí)時(shí)交換，調(diào)整和優(yōu)化交通管理措施
帶位置信息視頻流與交通仿真信息可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交換。將從視頻中獲取的具有位置的交通信息，如車輛排隊(duì)長(zhǎng)度、意外停車占用的具體車道等信息，傳輸?shù)綄?shí)時(shí)在線的交通仿真系統(tǒng)，利用交通仿真系統(tǒng)對(duì)即將采取的交通管理措施效果進(jìn)行仿真、評(píng)估。當(dāng)相應(yīng)的交通管理措施實(shí)施后，再通過(guò)視頻系統(tǒng)獲取實(shí)施后的有關(guān)交通運(yùn)行指標(biāo)，然后將這些指標(biāo)數(shù)據(jù)反饋到交通仿真系統(tǒng)，對(duì)仿真模型及參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化。
圖13：與交通仿真模型進(jìn)行實(shí)時(shí)交換
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