视频监控系统在高速公路收费站中的应用

杨睿

【摘 要】高速公路机电设备是保证高速公路正常运行的关键，其主要分布于高速公路收费站出入口，若采用传统的人工管理，不仅会增加管理人员的工作量，还不便于各种表单的修改，从而影响设备管理人员的工作效率。而视频监控系统的应用，可以有效确保高速公路的正常通行，特别是在收费站的应用，可以提高车辆出站通行的能力，确保高速公路的高效运行。

【关键词】高速公路;视频监控系统;原则

中图分类号： U495;U418.2文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）08-0099-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.041

【Abstract】The highway electromechanical equipment is the key to ensure the normal operation of the expressway. It is mainly distributed at the entrance and exit of the highway toll station. If traditional manual management is adopted， it will not only increase the workload of the management personnel， but also facilitate the modification of various forms. This affects the efficiency of equipment management personnel. The application of the video surveillance system can effectively ensure the normal passage of the expressway， especially in the toll station application， which can improve the ability of the vehicle to travel out of the station and ensure the efficient operation of the expressway.

【Key words】Highway; Video surveillance system; Principle

0 前言

我国的高速公路收费监控系统是由街道的交通管制系统发展而来，在20世纪末，我国首次在津塘疏港公路上应用了计算机、通信及信息处理、自动控制等先进技术，从1986年到现在，我国对高速公路收费监控系统投入了相当大的精力去研究，发明了很多先进的监控设备，对收费监控系统也进行了改善，并制定了相关的管理机制和规范标准，为高速公路的正常运行提供了保障。而视频监控系统的应用，对于进一步提升高速公路的运营能力可以起到重要的作用，特别是智能化视频监控系统在高速公路收费站的应用，对于车辆进出入高速公路的通行能力可以起到有效的提升作用。

1 视频监控技术的含义

视频监控技术是指运用计算机技术和现代通信技术，对高速公路收费站及周围的情况进行观察和管理，对危险的活动及时报警，通过各种措施保证高速公路收费站的正常运行。智能化系统中，视频监控系统有很重要的作用，要想实现监控功能，要借助各种传感器进行信息采集，运用电缆将采集信息传送到监控器中，方便保安人员进行全面监控。另外，利用警灯、远红外线探测仪和摄像头等设备进行高速公路收费站实时的监控是视频监控系统的原理。高速公路视频监控相关人员要做好门禁工作，对高速公路收费站出入的人员信息系统录入，做好外界人员的登记和检查。

2 高速公路视频监控系统设计原则

2.1 可升级性原则

可升级性原则就是设计人员利用各种方法进行视频监控系统的优化和完善，升级系统，使系统内运行速度和监控清晰度逐渐提升，提高高速公路收费站监控的有效性。如果技术人员不能对监控系统进行创新和改造，就要利用其它方法重新设计视频监控系统，这种方法会造成人力资源浪费和成本的增加，影响高速公路运营企业的正常发展。所以，工作人员进行视频监控系统的设计时要按照可升级性原则，不断的提升监控系统的安全性和稳定性。

2.2 智能化设计原则

智能化设计原则主要是相关的设计人员符合设计要求情况下，深入研究智能化设计编程技术，运用智能储存等方式对相关信息技术进行整理储存，运用这种方式保证监控设备的合理性和可靠性。另外，视频监控使用过程中会发现其中的问题，通过智能化确定故障类别，并运用科学的方式采取措施解决，出现细小的故障也可通过设备自行修复。

2.3 网络化原则

高速公路收費站视频监控技术的应用和网络信息技术有紧密的关系，网络化原则需要技术的支持，所以高速公路收费站视频监控技术有先进性，设计人员要充分运用网络信息技术。

3 高速公路智能视频监控系统的功能实现

下面以某高速公路视频监控系统为例，通过对高速公路收费站等周围环境进行监控，了解车辆出入收费站的情况。而高速公路智能视频监控系统的实现，主要是通过图像处理技术、去除阴影技术、检测目标的判断技术等功能来实现。

3.1 图像处理技术

高速公路收费站智能视频监控技术是运用模拟摄像机对高速公路收费站进行图像的拍摄，但是摄像机中视频图像的采集受到系统检测终端设备自身的缺陷和周边环境因素的影响，会出现图像的畸变或者噪声干扰，降低图像的清晰度。因此，技术人员进行视频的分析前要进行视频图像的处理，对其中图像的转换和滤波等，降低视频中的噪声，加强运动目标在视频中的清晰度，并对其进行分析。同时，由于高速公路收费站现场环境的特殊性，经常将摄像机置于收费站值班间的侧面顶上，架设的位置很高，摄像机拍摄角度受限。设计人员为了截取更多的视频图像，可能视频图像的尺寸获取较大。不但加大了差异化算法的计算量，还令视频图像接受图片受麻点、噪声的污染。所以为了降低工作量，提升图像处理水平，所以要对视频图像中的重点监控地域进行视频差异化的分析。

3.2 去除阴影技术

高速公路收费站室外的监控中，运动目标检测的阴影对监控效果影响是不容小觑的。所以，技术人员在视频图像的处理基础上运用先进的目标检测算法，对监控区域目标进行去除阴影处理。运用NCC的阴影检测法，即归一化互相关函数。该阴影检测法是在灰度空间进行检测，设置阴影检测区来提升检测效果。

3.3 检测目标的判断技术

高速公路收费站智能视频监控经过视频图像的处理、运用目标检测和消除阴影法技术后得到目标图像的二值图像，清除干扰和噪声，连接小的间隙来填充孔洞，但是仍然有消除不了的噪声，例如较大黑色区域和相对较大的白色孔洞。噪声点的分布会很凌乱，一旦视频图像中目标位置出现密集的噪声点，就运用连通部位检测算法，这种方法先是利用连通部分检测方法，得到相同连通部分的所有图像点，并对不相同的连通部分进行记录，然后计算连通区域的面积。根据现场实际情况，预设建立一个面积阈值T，一旦目标部位的连通区域面积大于T，该区域即为前景目标。一旦小于T，则应滤除目标部分中的像素点。一般情况下，噪声和斑点的面积小于前景目标的面积，所以，这种方法很大程度上的减少噪声区域，保障准确的检测到目标。另外，高速公路视频监控技术主要是针对高速公路收费站中的运动物体，包括人、动物和各种运动的物体。经调查发现，此运动物体的面积和高度比有很大差异。主要观察高速公路收费站附近重点监控区域中有可疑人员活动和是否有大型机械运动，根据检测目标中的面积阈值和区域外接矩形长和宽比例的差异选择不同的报警目标类型。

4 结果

通过本文提出的智能视频监控算法对某地区高速公路收费站现场的视频进行分析研究。首先，技术人员对现场视频进行图像预处理，主要内容有监控区域的划分，视频图像的转换和增强、噪声的滤波等，有利于后期目标检测的完成。运用三帧差分法和基于Kalman背景减除法的结合，提出目标前景区域，运用形态学法和基于NCC目标检测算法，对运动前景区域实施去除视频图像噪声和阴影去除法进行处理。最后运用区域连通法，根据运动目标的面积判断运动目标种类。这种算法对现场行人和大型机械检测准确度增加，可以精准的识别需要报警的信息。

5 结论

综上所述，为了实现高速公路视频监控的广泛运用，相关技术人员要加深对国家科技的创新，利用先进技术不断创新监控系统，通过图像处理技术、去除阴影技术、检测目标的判断技术和实例分析的探讨，既节省了人力和物力，又弥补了传统监控中的不足，促进了高速公路收费站的安全发展。

【参考文献】

[1]芮文斌.高速公路收费系统维护措施的若干探讨[J].科技创业家，2015.

[2]李元杨.论计算机网络技术在高速公路收费系统中的应用[J].企业文化，2016.

[3]赵莉绒.對高速公路收费系统的分析与评价[J].科学经济史，2015.

[4]阿不力克木·买买提.浅析高速公路计重收费系统稳定性和准确性[J].中国新技术新产品，2013（08）：42.

[5]周勇勃.数字视频监控系统在高速公路上的运用[J].科技创新与应用，2015（14）：172.

[6]孟庆祝.高速公路外场视频监控系统方案设计[J].智能建筑电气技术，2013（06）：72-77.

[7]杨科，陈小佳.高速公路视频监控系统技术升级探讨[J].交通科技，2014（06）：129-130.

[8]刘学先，姜瑜，郭斌.高速公路视频传输的发展与应用[J].科技创新与应用，2016（14）：82.