1、项目需求

  随着高速公路里程和利用率的不断增加，对高速管理部门管理和服务水平的要求不断提高，高速公路监控正日益成为高速公路日常运营管理的一个重要手段。动视元公司作为交通部下属的视频检测产品供应商，一直致力于为高速公路监控领域提供最先进的视频检测产品和最好的服务。

  动视元高清视频事件检测系统是具有交通参数检测功能的视频事件检测器，可以提供一般高清监控设备无法提供的交通事件报警信息和交通量分析数据。设备具有系统简单、安装维护方便、低功耗等特点。设备支持对高清视频进行全画面检测，检测距离更远，检测精度更高。

  在高速公路、大桥、收费站出入口，非机动车及行人严禁上高速公路。但是经常会发生非机动车及行人误闯或蓄意闯入车道进入，从而影响正常行驶车辆安全。动视元高清视频事件检测器采用机器视觉图像感知技术及人工智能机器深度学习技术，精确识别监控区域附近的行人及非机动车，支持联动广播等对其进行警告。

2、技术路线

目前，在交通行业中，实现路面特定目标的捕获和检测的技术基本依靠视频、激光以及微波技术。结合该项目需求，上述技术路线的优劣势如下：

50. 微波检测技术：

根据微波的吸收、穿透、反射三个特性，人体或非金属物质，会吸收或被微波穿透，无法形成足够的微波反射。故而从原理上，无法利用微波技术实现对人体的识别和检测，又因自行车、电动自行车的反射面积过小，微波反射信号较弱，也无法实现有效的检测。目前，交通行业中已经逐步开始采用毫米波雷达作为车辆检测的手段，需要采购专用的设备，单台设备价格较高，建设综合成本较高。

50. 激光检测技术：

与微波检测原理近似，是靠对激光反射信号的分析实现目标的检测，且检测精度高，相比微波技术，可以实现对人体的检测。目前较多应用的为窄波束激光雷达，并不具备针对目标的扫描和还原能力，如果需要判断目标形态，还是需要视频技术作为辅助，且激光检测效果在雨、雪、沙尘等环境气候条件下会受到较大影响。目前，激光检测产品没有大范围在道路交通行业中应用，且激光雷达成本高，且需要配合相应的后台服务，整体建设成本高，建设难度大。

50. 视频检测技术：

视频检测技术经过多年的发展日渐成熟，检测算法和硬件设备都得到了极大的完善，在交通行业中获得广泛应用。视频检测技术适用范围大，扩展能力强，通过不同的算法组合，可识别人、车、物等多种特征目标，可适用于多种检测场景。除恶劣气候环境外，均可获得比较理想的检测效果。现阶段，视频检测技术在高速行业中被广泛应用，经过高清和数字化改造后，视频的采集效果得到了很大的提升。在现有条件下，采用视频智能分析技术，整体建设成本低，检测效果可预期，涉及的改造难度最低，综合建设成本低。

综上，现有在该项目中，需要对行人目标进行判断并取证，但激光或微波检测手段，无法实现需求目标，均需要配合视频作为辅助手段，会涉及到现有外场监控的改造，整体建设难度大，实现效果无法预期。但视频检测手段技术成熟，且经过了多年的应用的验证，效果可以预期，项目整体建设或改造难度低。因该项目涉及到对夜晚环境下，行人穿越高速公路的情况，仅增加红外光检测设备即可，故此，建议采用视频双光谱智能分析技术作为该项目的技术实现手段。

3、关键技术

3.1、视频检测原理

高清视频交通检测系统，针对城市道路大流量道路的具体特点，采用百万像素高清数字摄像机实时视频流，利用先进的数字图像处理技术、模式识别技术、车辆检测技术等结合交通工程学的要求，实现车辆的检测、跟踪、识别与高精度抓拍。

结合多年的交通行业智能视频分析产品研发和实际应用经验，动视元已研究出一套非常成熟的视频检测核心算法，其主要工作原理如下：

21. 首先进行高清的图像的预处理，去掉图像的抖动和噪声，得到稳定纯净的视频图像。
21. 根据摄像机物理参数，对视频流进行坐标标定。
21. 随后基于视频流进行目标的检测和提取，提取出视频图像中的活动目标，这些目标可能包括车辆目标也包括行人、摩托车、自行车等，随后逐帧对视频图像中的目标进行持续跟踪。
21. 对上述目标关键特征进行分析，如目标类型、目标大小、目标速度、目标颜色等，对于车辆目标更要对其车辆号牌号码、颜色、类型等进行分别记录与跟踪，从而得到目标的完整描述。
21. 根据目标的跟踪列表，对目标进行分类，区分行人、汽车、摩托车等类型。
21. 根据用户配置的功能，对无效目标进行技术过滤，并结合用户设定的违法规则进行抓拍。
21. 根据完整、准确的目标历史跟踪轨迹数据，结合系统配置的检测规则进行目标违法行为的判定。

3.2、枪球联动原理

        高清枪式摄像机视频流接入视频检测器主要实现对固定视域下的交通参数监测、交通事件监测、交通违法行为监测等复杂的智能检测功能。

  球机负责日常视频监控，当接收到枪机发出的定位触发请求时，根据位置信息近距离锁定目标并按照取证策略进行图像取证抓拍。

  高清固定式视频视域设定并标示完成后，智能视频检测器采用专用的智能匹配算法在球机和枪机直接建立坐标匹配关系。当固定视频视域中发生异常交通事件、交通违法行为时，系统自动将当前车辆目标的坐标信息实时传输给高清球机，球机自动根据坐标信息并采用3D矢量定位技术锁定关键目标，进行取证抓拍，最终按照要求将取证数据存储并实时上传中心平台。

4、系统构成

本系统利用已有的监控系统设备，将监控枪机和球机的高清视频传输至中心。

中心主要由检测服务器、应用服务器、数据服务器等构成。利用检测服务器完成对前端采集高清视频的实施分析，通过数据库服务器、应用服务器，完成异常事件数据的存储、应用和转发，将事件报警信息、报表、图像数据等通过智能交通综合管理平台及工作客户端呈现给中心管理人员，并可利用已有或增设的前端扩音喇叭向现场违规人员喊话，阻止行为发生。

5. 检测方式

在高速公路存在行人事件风险路段，利用路侧红外双光摄像机，对高速公路与周边的缓冲区和单向路面进行重点检测。在行人上到高路路面前，及时发现行人事件并检测预警，同时兼顾对于路面事件的检测。

 

红外相机利用夜视优势，在监控视域内划定禁止区域，可以保证夜间检测的及时的准确性。

系统功能

5.1、行人事件检测

系统视不同的路段特征和应用需求，可对发生在高速公路、城市路段等道路环境下的异常交通事件、交通违法行为自动检测、自动报警、实时记录。系统可对路段异常停车、低速车流、排队超限、车辆逆行、行人穿越、路面遗撒、走应急车道或应急车道停车等常见交通事件和交通违法进行自动检测、实时报警、实时联动球机抓拍取证、全过程高清视频记录。

中心管理平台可实时接收发生在道路前端的异常事件报警信息，自动确定事件发生的物理位置并与GIS系统联动显示，可以通过管理平台自动将枪机和联动球机视频流自动显示至大屏幕或主监画面锁定实时监控）进行实时现场任务调度。

系统可对交通事件或交通违法行为自动进行触发式录像，可记录事件发生前5-300秒和事件后5-300秒整个事件发生的过程。具体功能如下所述：

50. 禁区检测：行人在不允许进入、停留的道路或区域通行，如：管制区域、单行道路等，并可以自动联动球机进行抓拍取证。
50. 行人穿越：系统可对封闭道路区域行人穿越主路、行人逆行、主路慢行等异常行为进行报警和记录。
50. 车辆逆行：车辆在检测区域内逆行或倒车，确认时间、行驶距离阀值可调；系统可自动与高清球机联动进行违法逆行抓拍取证。
50. 排队超限：检测区域车辆通行不畅且车辆排队长度超过系统报警长度，排队长度阀值可调，持续时间可调；
50. 车辆停驶：车辆在检测区域内停车，确认停止时间阀值可调；系统可自动与高清球机联动进行违法逆行抓拍取证。

  系统可以自动检测出上述事件及违法行为，并将事件发生的坐标信息实时传输给高清球机，其检测数据日志，包括：记录编号、设备编号、事件开始时间、事件结束时间、事件类型、检测地点、检测方向等信息合并视频记录可根据需求实时上传中心的综合管理平台。

 

5.2、球机联动取证抓拍

  系统可对直接对视域内禁止进入区域内出现的行人违法穿越或进入行为进行自动检测和抓拍记录；可根据技术要求抓拍行人进入禁止区域、禁区内穿行照片，或者连续抓拍同一位置、具备一定时间间隔的违法图片，作为非现场交通执法的证据。

高清视频监控

5.3.1、实时视频监控

          本系统前端采用双码流高清摄像机，可在实时进行交通事件、流量监测、交通违法监测的同时，输出高清或标清实时视频流以及CIF低码率视频流，分辨率可高达100万像素以上，帧率高达25帧/秒。实时视频流采用H.264高清编码，具有实时性好、压缩比高、占用空间少、图像质量好的优势。实时视频流可通过专用的视频服务器、数字矩阵以及数字大屏幕、视频监控终端等设备进行实时显示，对前端路口的实时交通状况进行在线监控、实时调度、应急处理。

实时视频录像

  实时视频流仅能够作为在线监视，而对于过后的过程并不能够全过程记录。因此，对于大量的实时视频流还可以接入专用的NVR视频存储服务器，作为历史视频记录进行集中实时保存，一旦前端出现非在线发生的交通事件、交通事故时，可根据事件发生地点、时间等信息进行视频数据的检索、查询、事件回放。

实时视频录像采用24小时滚动录像模式，每2-X分钟形成一个AVI编码的视频文件，当录像存储空间达到一定的容量限制后，系统将从最早得视频数据一次进行数据覆盖。

事件触发录像

  由于实时视频的存储往往既耗费大量空间，又浪费大量的系统资源；同时，一旦有需要查询、回放的历史记录时，也往往会因为数据量太大而大伤脑筋。针对该问题，本系统提供了基于交通事件或事故、交通违法事件触发的过程视频记录功能，用户可以通过客户端软件很方便的根据事件发生的时间、类型、位置等描述信息进行远程快速检索，同时由于是触发式录像，可有效滤除大量的无价值视频和数据，从而能够满足客户快速、有效的对日常任务进行管理。

            实时视频录像片段，采用通用的视频编码进行压缩，可基于通用的Windows media player播放器进行视频回放。​​​​​​​

信息叠加功能

  系统可将交通事件报警、交通参数统计数据等信息，以文本形式叠加在实时视频窗口，用户可以直观了解当前路段的量化的交通状况，以及存在交通异常行为的车辆。​​​​​​​

设备运维管理

5.4.1、断电恢复功能

  本系统主要前端设备可在无人值守的状态下，长期自动运行；具备硬件开机状态记忆功能，以及软件系统看门狗保护功能，突然停电或者掉电时电源恢复后可无需任何干预自动开机启动系统。

考虑到前端子系统运行环境的复杂性，本系统建议采用先进的多业务综合数据传输方式，实现前端子系统与中心平台的实时通讯、数据上传；该传输方式可将同时将高速以太网数据、RS232低速率数据、I/O开关量数据进行分层传输，一旦前端子系统设备出现不可控的网络数据中断、无法响应的情形时，可通过开关量数据对外场子系统关键设备进行电源复位，可有效降低外场设备为低端设备维护工作量，节省整个系统运维经费开支。

​​​​​​​网络校时功能

  系统可采用本地GPS装置对前端子系统内部时钟进行校对，24h内计时误差不超过1.0s，每小时时钟校对一次，完全符合《GA/T832-2009道路交通安全违法行为图像取证技术规范》中4.7条计时误差要求，并且能通过GPS向上端中心系统提供检测设备安装位置的经纬度信息。

系统同时可支持通过网络与上端中心系统校时的功能, 支持手动校时和利用NTP时钟服务器校时，采用NTP协议可实现自动对时功能。

​​​​​​​远程维护功能

  在指挥中心管理平台终端上的授权用户，可通过网络对各前端智能控制主机、摄像机进行远程访问，查看和下载车辆记录的数据及图像，设置报警条件，修改系统参数，实行远程维护和远程操作。本系统配置的前端智能主机的系统，支持通过网络直接访问、查询主机上的车辆通行记录等。

在中心综合管理平台可通过远程网络对前端智能摄像机及智能控制主机进行软件升级、批量设备维护、数据下载等操作，节省系统后期维护成本。

​​​​​​​系统网管功能

  系统支持远程网管功能，通过中心网管平台可以对各路段高清摄像机、前端智能控制主机的通讯、负载、心跳、存储等一列运行指标参数进行监控，并形成可视化参考图表，为管理人员提供运维计划参考（功能提供可分为：综合平台提供和SDK两种方式）。

系统还可以监控以下功能：

21. 视频记录故障：因为硬盘或相机码流输出问题导致的不能记录视频。
21. 存储故障：因为硬盘问题无法正常存储数据，或由于网络问题无法正常传输数据等。
21. 视频故障：摄像机跑焦，镜头污染等，系统抓拍图片变虚、卡口识别率大幅度降低的问题。

平台应用功能

高清球机视频监控

  系统具备球机高清视频监控功能，能够通过管理平台主机、控制器、大屏幕，调用、控制指定或全部球机视频流进行道路实时视频监控。

系统同时具备事件录像过程录像检索、调用、回放功能，满足管理人员对违法取证抓拍过程进行人工筛查需要。

1.  

数据下载输出功能

  系统具备将抓拍图片和识别数据手动下载或报表输出功能。

1.  

联网数据传输功能

  通过网络将机动车违法信息自动传输到指定数据中心，且信息传输具有防丢失、防篡改等功能，并能够通过非现场执法管理系统进行罚单输出管理。

1.  

手动控制抓拍功能

  系统具备手动控制抓拍功能，根据管理人员需要可人工驱动球机对违法车辆定位，并手动抓拍照片。关联区域内的摄像机可以自动进行同步联动定位，对车辆前、后牌进行抓拍和图片识别、合成、存储，并将有效抓拍数据自动保存或上传。

1.  

外部数据录入功能

  支持管理人员将现场执法人员将执法数据手工录入、记录的功能。

1.  

人工数据筛查功能

  系统具备违法抓拍图片检索、调取、显示功能，满足人工对自动抓拍识别结果筛查需要，可以允许将不符合约定或者存在歧义的取证图片人工删除或单独保存，并记录相的操作日志以备后查。

1.  

系统日志管理功能

  系统具备操作日志记录和管理功能，能够自动记录系统登录人员账号、登录时间、操作记录等重要过程，以及系统运行错误、通讯状态、抓拍记录信息。

1.  

系统权限管理功能

  系统具备用户名、工作组系统登录管理功能，可支持针对单独用户、工作组分别分配不同的查看、数据调用、数据修改、数据存储和下载操作权限，以充分确保数据安全性。

6、技术参数

6.1、设备指标

采用200万像素及以上枪型网络数字摄像机，摄像机安装高度约5m（正装），正常天气条件下通常有效检测距离≥150m。

检测指标

——行人事件检测范围≥100米；

——非机动车事件检测范围≥100米

——响应时间0-300秒可调；

——误报率：≤1次/24小时；

※ 检测指标需满足国家标准 GB/T 28789-2012 《视频交通事件检测器》。

※ 上述检测指标需提供国家交通安全设施质量监督检验中心出具的检测报告。

设备指标

——设备标准：1U高度19英寸机架形式，嵌入式非X86架构；

——数据存储：1T，可本地存储50天以上；

——视频输入：TCP/IP输入（数字标清、高清视频），支持RTSP协议；

——处理能力：整机可检测12枪球联动1080p高清图像；

——视频输出：TCP/IP输出，可输出叠加检测结果的视频图像；

——通讯介质： TCP/IP；

——网络端口：两个100/1000Mbps以太网接口；

——工作环境：温度：-10℃~+50℃；

——相对湿度：0%—95%；

——电源：220VAC，50Hz；

——功率≤40W。

6.2、动视元综合管理平台工作站指标（推荐配置）

——CPU:不低于 i5处理器，主频不低于3.0GHz 

——内存：大于8G

——硬盘：大于500G

——操作系统：Windows7 64位操作系统

——通信接口：显示接口≥1，键盘、鼠标 PS/2接口≥2，USB接口≥3，串口≥1

——需配置音箱

——需配备独立显卡，显存大于1G

——需配置键盘、鼠标、显示器

7.安装要求

  由于在实际的工程应用中，视频检测的精度与摄像机的技术指标和安装位置有关，为了达到视频检测的最好效果摄像机的安装应符合下列要求：

50. 安装位置宜选取距离被监控区域或匝道口100米左右的高杆或门架上；
50. 安装高度建议在5-6米间，过低会受到夜间车灯影响，过高会导致行人、非机动车目标过小。
50. *必要时需进行现场勘查，确定合理的摄像机架设方式。

8.产品服务

北京动视元科技有限公司，是集交通运输部公路研究院丰富的交通行业经验和自身先进的机器视觉技术成立的高新技术企业。是交通部公路科学研究院下属的高科技公司之一。专注于高等级公路、城市道路等智能交通领域中高新技术产品的研发、生产和销售服务工作，并为不同领域、不同层次的客户提供专业化、本地化的全方位支持服务。

秉承“真者,精诚之至” 的经营理念,坚持做人、做事求真、求正、求新；恪守“产品提升技术,方案解决需求”的技术信诺，始终以为客户提供技术领先的产品,可靠性高的有效解决方案为己任。

8.1协作与支持

• 按照用户需求提供切实可行的解决方案；
• 配合项目实施单位完成前期的项目联合设计；
• 配合项目实施单位完成检测点的选址工作；
• 根据外场状况协助确定与视频处理直接相关的部件型号、技术参数；
• 提供产品实时过程中的外场信息采集设备的安装指导；
• 提供视频处理器的安装调试、试运行技术支持工作；
• 为客户提供包括：车辆检测数据、图片等的原始数据、信息，异常报警日志、事件视频记录等原始数据或接口供客户二次开发；
• 为其他上端系统提供共享数据、联动接口二次开发支持，实现大智能交通监控系统的智能联动控制策略支撑；
• 基于用户使用需求的实际使用情况，对软件功能进行二次开发，实现量身定做。

8.2售后与服务

• 对用户提供有限次的设备安装指导；
• 对用户提供有限次的设备调试服务；
• 对用户重点时间段提供无缝技术保障；
• 为用户提供24*365即时响应的远程疑难问题技术支持；
• 系统缺陷责任期内，重点工程12小时响应的现场支持服务；
• 提供最终用户系统操作、维护培训服务；
• 提供长期产品升级与需求变化的沟通与服务通道；
• 对用户问题遵循收集、回馈、解决，按程序进行确保系统运行稳定；
• 对用户提供设备维护及软件更新升级服务；
• 提供设备维修等服务。