帶位置信息視頻流在公安交管工作中應用

????????警用裝備網(wǎng)訊：?現(xiàn)階段，視頻信息在公安交管工作中已普遍應用。同時，隨著視頻信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展、視頻硬件設施性能的不斷提升，帶位置信息的視頻也成為公安交管實戰(zhàn)應用的關(guān)鍵所在。那么，目前視頻信息在公安交管工作中的主要應用有哪些？又應如何將精準位置信息與視頻流整合，以滿足公安交管實戰(zhàn)需求呢？請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用

　　在交通行業(yè)領域內(nèi)，大家經(jīng)常會提及視頻結(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)鍵信息進行結(jié)構(gòu)化提取的技術(shù)，通過采用目標檢測、特征提取、對象識別、深度學習等分析手段，把視頻中的信息轉(zhuǎn)換成可被計算機和人識別、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?、疲勞駕駛等違法行為。

　　圖1：通過深度學習等手段，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)可幫助人們獲取以前監(jiān)控視頻識別不到的信息

　　在實踐應用中，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)能夠?qū)⒁曨l信息轉(zhuǎn)化為計算器和人可理解的情報信息，并進一步轉(zhuǎn)化為公安交管實戰(zhàn)所需要的情報數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)信息向情報化、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用有哪些呢？

　　1、識別道路、交通、車輛等特征

　　通過對監(jiān)控視頻信息進行結(jié)構(gòu)化處理，可提取交通設施信息、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、非機動車道、關(guān)鍵出入口，通過對視頻信息進行結(jié)構(gòu)化處理，可以獲取禁止停車、限速等交通管理信息；對視頻中車輛圖像進行分析，可提取車型、車牌等關(guān)鍵信息，然后再匹配時間、地點等數(shù)據(jù)，最終能夠獲取車輛的活動規(guī)律、行駛軌跡等。

　　目前，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)應用的場景主要包括停車事件檢測、擁堵事件檢測、拋灑物及反光錐檢測、變道事件檢測、占用應急車道事件檢測等。

　　圖2：視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)可對人、車進行識別

　　圖3：目前，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)的主要應用場景

　　2、精準定位交通事件發(fā)生的點位

　　在公安交管的實戰(zhàn)應用中，通過對監(jiān)控視頻的結(jié)構(gòu)化處理，可精準定位交通事件發(fā)生的位置，例如可以確定檢測區(qū)域內(nèi)意外事件發(fā)生的點位，然后再上傳到交通指揮中心，可提升交通事件的處置效率。深圳交警支隊將指揮中心和督查中心構(gòu)建成可以用于實戰(zhàn)的應用體系，當路面發(fā)生交通事故時，指揮中心通過對視頻信息進行結(jié)構(gòu)化處理，可及時確定事件的性質(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)交警大隊或民警，同時將完整視頻信息傳至督查中心，督查中心實時跟蹤、監(jiān)督事件處理的全過程。這一做法值得借鑒。

　　圖4：通過視頻結(jié)構(gòu)化處理，可定位交通事件發(fā)生的點位，識別事故車輛特征等

　　探討：如何將現(xiàn)有視頻信息與運動目標、事件的精準位置信息整合？

　　目前，高精位置技術(shù)發(fā)展迅速，精準位置服務在交通管控、應急救援、車輛導航、反恐維穩(wěn)等領域也越來越重要。根據(jù)公安交管實戰(zhàn)應用需求，將視頻中處于運動狀態(tài)的目標和事件的精準位置信息與視頻流進行整合，可以助力交管部門更加及時、準確獲取預警、異常等信息，提升交通管控能力。

　　那么，如何將現(xiàn)有的視頻信息與運動的目標、事件的精準位置信息進行整合呢？簡單說，就是采集視頻監(jiān)控設備安裝點位的精確位置數(shù)據(jù)和視頻圖像中關(guān)注的目標和事件的精確位置數(shù)據(jù)，并在視頻中觸發(fā)關(guān)注目標(如下視頻所示)，獲得目標在視頻中的相對位置，再將其轉(zhuǎn)換為對應的物理位置數(shù)據(jù)，匹配目標真實位置。

　　具體的實現(xiàn)方式，如下：

　　1、通過高精度地圖采集運動目標、事件等交通信息的精準位置

　　高精度地圖可提供更精細、更豐富的地圖數(shù)據(jù)內(nèi)容，記錄各類道路要素、道路設施、周邊建筑信息等數(shù)據(jù)對象，并與路網(wǎng)之間建立關(guān)聯(lián)，從而保存目標、交通事件等數(shù)據(jù)對象的高精度位置信息。目前，南京通過高精度地圖采集了大約2000公里的交通設施信息，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)控攝像頭上安裝精度較高的陀螺儀及高精度定位芯片，通過高精度地圖獲取的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)來校準陀螺儀精度，根據(jù)方向、俯仰角、轉(zhuǎn)動角度，將衛(wèi)星定位信息數(shù)據(jù)換算為目標的真實位置數(shù)據(jù)。

　　圖5：通過采集精準的位置信息獲取關(guān)注目標的相對位置，然后與實際目標匹配

　　方式二：提取視頻畫面中目標的實時精準運動坐標，把目標特征與系統(tǒng)連續(xù)的時間和目標所在的位置信息進行關(guān)聯(lián)，即可獲取車輛在完整道路中的坐標及軌跡，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及軌跡

　　在實際應用中，一旦目標被建筑物、樹木等遮擋，視頻結(jié)構(gòu)化技術(shù)就無法發(fā)揮作用。但如果把空間信息存儲到視頻流中，并對相關(guān)信息進行整合分析，便可推導出盲區(qū)內(nèi)的信息?？赏ㄟ^激光點云采集道路、設施等三維立體數(shù)據(jù)，并將衛(wèi)星定位、高度、方向等精準位置信息與攝像機的高度、俯仰角、衛(wèi)星定位信息匹配，再通過三維模型獲取視野盲區(qū)內(nèi)的信息，也可通過與周邊地點相關(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，可推導出視頻中盲區(qū)內(nèi)的信息

　　應用：帶位置信息視頻流在公安交管工作能發(fā)揮什么作用？

　　將運動目標、事件的精準位置信息與視頻流進行整合后，即可獲取帶位置信息視頻流，通過處理就能得到交通事件發(fā)生的時間、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的虛擬化交通實時在線系統(tǒng)中，可以研究分析交通態(tài)勢、采集交通事件影響規(guī)律、分析交通出行量、對車輛進行實時追蹤、對危險情況進行預警等。未來，帶位置信息視頻流在公安交管工作中的應用方向有哪些？將會發(fā)揮哪些作用呢？

　　1、快速獲取交通事件信息，提升事件處理科學性

　　利用帶精準位置信息的視頻，可以快速獲取事件發(fā)生的時間、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)精確信息，科學布置事件現(xiàn)場的管控措施和范圍，適時開展上游分流、下游疏導，將交通事件影響控制在最小范圍內(nèi)。

　　圖8：快速獲取交通事件信息

　　2、快速、精準提取路況信息、檢測擁堵規(guī)律，預防擁堵

　　若將路況信息標注到車道和更精確的路段上，帶精準位置信息的視頻就能獲取更細顆粒度的交通擁堵信息；再結(jié)合路況信息，通過對相關(guān)聯(lián)路口進行精準分析，可以得到單一路口車道級交通擁堵模型，結(jié)合路段區(qū)域內(nèi)的各項延誤事件，可綜合評估并推演出道路的擁堵規(guī)律。將這些研究分析結(jié)果與視頻信息進行匹配，還可為制定交通緩堵措施提供科學數(shù)據(jù)。

　　圖9：快速、精準提取路況信息

　　圖10：檢測交通擁堵規(guī)律

　　3、實時跟蹤車輛通行情況，提升車輛查緝布控工作效率

　　利用精準位置信息，確定被跟蹤車輛所在車道，自動實現(xiàn)對車輛的視頻接力跟蹤，可廣泛用于動態(tài)、全區(qū)域、多目標的機動車查緝布控工作。指揮中心將要控制的車輛大致鎖定在某個區(qū)域后，系統(tǒng)可以自動確定相關(guān)攝像機的精確管控范圍，發(fā)現(xiàn)目標后，自動接力跟蹤。

　　圖11：實時跟蹤車輛通行情況

　　4、采集無人機勘查時空數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)事故快速處置

　　帶高精度定位芯片無人機配合高精度地圖數(shù)據(jù)，可在高空中整體監(jiān)拍事故現(xiàn)場全貌，對事故進行快速準確的勘查。通過對無人機拍攝的具有高精度位置信息的事故視頻進行分析，可獲取交通事故發(fā)生的時間、空間以及對交通態(tài)勢的影響等信息，提升交通事故的處理效率。此外，帶高精度定位芯片的無人機也可對高速公路路面裂縫、標志標牌移位等情況進行勘查，并且可提取相關(guān)數(shù)據(jù)，為道路精準管理養(yǎng)護提供數(shù)據(jù)支持。

　　圖12：無人機快速勘查事故現(xiàn)場

　　5、與交通仿真模型進行實時交換，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行實時交換。將從視頻中獲取的具有精準位置的交通信息，如車輛排隊長度、意外停車占用的具體車道等信息，傳輸?shù)綄崟r在線的交通仿真系統(tǒng)，利用交通仿真系統(tǒng)對即將采取的交通管理措施效果進行仿真、評估。當相應的交通管理措施實施后，再通過視頻系統(tǒng)獲取實施后的有關(guān)交通運行指標，然后將這些指標數(shù)據(jù)反饋到交通仿真系統(tǒng)，對仿真模型及參數(shù)進行實時調(diào)整和優(yōu)化。

　　圖13：與交通仿真模型進行實時交換

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