视频整合与识别技术在交通行业中应用

孙嗣辰

摘 要：目前视频监控系统已广泛应用于高速公路、普通公路、城市道路及交通运载工具、交通枢纽的运行状态监测和安全预防、预警业务中。作为交通大数据重要组成部分，视频信息资源的汇聚整合和智能分析技术成为提升行业监管和应急协调能力的重要支撑，视频资源的应用也是未来智能交通发展重要方向之一。文章旨在通过构建统一的视频整合平台，打破交通运输行业条状管理的壁垒，实现行业公路、水路、铁路、民航等多种不同厂家及标准的交通实时监控视频数据的接入、解码及压缩处理等一系列标准化，同时可基于标准化的视频流数据进行实时转发、智能识别分析等，从而助力构建“综合、智慧、绿色、平安、美丽”的现代综合交通运输体系。

关键词：视频信息资源；实时转发；智能识别分析

中图分类号：TP391.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）21-0161-03

Abstract： At present， video surveillance system has been widely used in highway， ordinary highway， urban road and transportation vehicles， transportation hub operation condition monitoring and safety prevention， and early warning business. As an important part of traffic big data， the convergence and integration of video information resources and intelligent analysis technology has become an important support to enhance the ability of industry supervision and emergency coordination， and the application of video resources is also one of the important directions of intelligent transportation development in the future. The purpose of this paper is to break down the barriers to deparmental management in the transportation industry by building a unified video integration platform， in order to achieve a series of standardization of access， decoding and compression processing of video data of real-time traffic surveillance from many different manufacturers and standards， such as roads， waterways， railways， and civil aviation. At the same time， it can carry out real-time forwarding， intelligent identification and analysis based on standardized video stream data， so as to help build a "comprehensive， intelligent， green， safe and beautiful" modern comprehensive transportation system.

Keywords： video information resources； real-time forwarding； intelligent recognition analysis

近年来随着交通出行需求日益旺盛，交通运输规模不断扩增，交通出行方式日渐丰富，同时也给交通运输安全监管带来了压力。为进一步提升交通运行监测和安全应急能力，如何利用好视频信息资源，进行视频实时监测、智能识别、自动预警成为智能交通发展重要方向。本文提出建设统一的視频整合平台，融合交通运载工具GPS、GIS合成技术、28181协议转REST协议播放流媒体技术、基于RTSP协议流媒体服务器技术、HTML5视频处理技术、视频分析技术等技术，实现从交通运输行业视频管理系统中获取运载工具、运输枢纽实时监控视频流，同时将视频流按更适合流媒体播放的RTSP协议方式发布，满足了用户在地图上点播观看实时视频的要求。基于RTSP协议流媒体服务器的实现方案让流媒体在IP上自由播放，让平台在不同浏览器下访问都可以正常、实时播放视频。基于地理位置的视频分析技术实现主干线、重要路段及卡口的车流量，场站及车站客流量技术及事件分析。从而充分发挥视频信息资源创新服务作用，运用大数据提升行业治理能力。

1 平台设计原则

在遵循GB/T28181-2011《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》等相关规范的基础上，平台按照以下原则进行设计：

1.1 先进性

视频接入处理支持多种访问方式，包括B/S和C/S；支持多码流的多级传输；搭建分级分权用户管理权限体系，可实现现场监控管理和上级双层管理权限的要求。根据网络带宽的不同，可保证传输不同质量的信号，并行传输之间高低质量互不影响；可快速集成开发在第三方系统上显示的接口软件（包括视频显示控件接口等），以及开发基于电子地图平台的智能监控终端。

1.2 灵活性

视频数据处理具有足够的灵活性，核心设备将各自独立，可任意增加，局部故障不影响整体性能。系统采用标准通讯协议（TCP/IP）及接口，充分利用各监控分中心、各监控中心、已有的信息网络资源进行传输等。

1.3 扩展性

平台应能良好支持系统的再次扩充，如新增部分节点监控信号的建设，可便捷接入到三方系统中。

1.4 技术成熟性

为能够兼容当前使用的前端视频编码设备，以及跟随视频编码技术的快速发展形式，平台应具有较强的升级改造能力，实现兼容传输多种视频编码标准压缩的数据流，同时应考虑到相应要增加的系统建设的复杂性和维护的难度。因此，有必要选择出兼顾技术成熟性和先进性的编码标准。目前主要有MJPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.264等标准应用在视频监控行业。视频监控对视频编码的总体要求是高压缩比、适应不同的网络带宽、低延迟和高质量、以及具有高可靠性的加密保护机制等。综合各种编码方式的特点，平台推荐采用MPEG-4与H.264编码标准作为本平台的视频压缩编码标准，在编码中加强防篡改技术。

1.5 高性能

视频压缩编码符合H.264标准。单路视频传输根据网络带宽在64Kbps-4Mbps内自适用多码流智能调节。单路摄像采集视频在保证4Mbps净带宽下图像分辨率要达到1920*1080，在不能保证上述净带宽下，视频质量可根据传输带宽的高低进行智能适用。

2 平台总体架构

从实际应用与功能上考虑，整个平台以视频接入、转发模块为核心，视频智能分析与管理平台作为应用业务层。

（1）视频接入层：主要负责各个区域、单位，不同品牌型号的监控摄像头的接入以及视频的循环存储，该模块支持不同编码格式不同视频流的接入，如RTSP、RTMP等，同时针对监控摄像头协议，支持通用Onvif，一些特殊的摄像头以及平台采用直接对接SDK进行接入，针对部分摄像头所属内网环境，采用主动拉以及推的方式，将内网视频流接入平台；针对网络支援不足的情况，接入模块对视频数据进行无损、有损压缩，同时减少非关键帧等，缓解传输压力的同时保障系统正常运行。（2）视频分发层：主要负责对接入的摄像头视频进行直播转发、回放等功能，同时该模块需要支持针对多平台的视频播放，如PC端程序、浏览器、安卓、IOS等等；支持视频流格式、编码格式多样，如RTSP、RTMP、HLS等等；针对不同的网络环境，系统自适应图像质量、以及主码流、子码流切换。（3）视频智能分析层：主要针对部分交通要道、重点区域进行智能视频分析、监测。其中包括对道路的车流量统计、拥堵情况分析、拥堵路段分析；对马路、红绿灯、车站等重点区域进行人流量统计、人员密度分析；对服务区、停车场、车站、加油站等区域进行进出情况、排队情况统计；对隧道、桥梁等关键设施，识别烟火，实时报警。（4）管理平台层：主要针对整个系统的权限、资源、设备等的管理控制，同时统计分析视频分析模块的相关数据，即时反馈到总体平台。

3 平台核心功能

（1）实时视频接入管理：实时视频的接入主要解决不同厂家视频的接入，以及前端至中心节点和各中心节点之间视频码流重复传输的问题。主要包括视频数据采集管理和视频数据接入管理。根据各个视频系统接口开发不同类型的视频接入适配服务，支持从DVR、NVR、IP摄像机、视频服务器等设备上获取视频码流，将视频转发至监控中心，并推送给码流分发服务。（2）视频码流分发：流媒体服务将收到的视频码流使用统一的网络传输格式进行打包，分发给需要的客户端。统一的网络传输格式拟使用标准RTSP方式，便于与ONVIF协议兼容。一般在每个中心节点配置一个流媒体服务。流媒体服务支持代理功能，可以实现流媒体的级联转发，解决中心节点间码流重复传输的问题。（3）视频码流管理：为防止所有视频码流流量的总和超过网络允许的带宽消耗，根据实际码流情况对有限的网络带宽进行统一分配。当系统中的带宽资源有限时， QoS服务可实现对视频码流的选择管理。该服务统计所有视频码流用户的需求，为用户选择适合的码流，甚至在某些极端的情况下告知部分用户无法提供视频码流服务。（4）视频分组显示：对监控图像进行处理，包括视频压缩、画面分割、视频调节等；对远端设备进行遥控切换处理，包括图像编码控制、画面显示控制、記录重放控制等。系统可将视频画面任意进行1/4/9/16/25/36画面格式分屏浏览方式，同时支持N+1方式浏览，定时切换。单画面状态下支持任意缩放，也可支持全屏显示模式。（5）视频图像快照：支持实现实时监控画面现场环境抓拍、录像点播抓拍，抓拍图像以.JPG格式存储（分辨率为1920*1080或704*576），可对存储画面进行修改、编辑、打印等，并可显示当前视频抓拍画面的路径属性、抓拍的时间。（6）视频分控授权：支持对不同用户进行分控授权；通过分控授权指定某终端用户只能监控本辖区的监控图像。所有被授权的用户进入、使用和退出系统都需要登录，登录信息包括用户身份、使用日期、时间及操作内容等，系统具有日志功能，能记录并保存这些登录信息。系统采用多级别的用户管理方式，以保证系统管理、使用、维修人员不同方式的使用。（7）视频智能分析：基于平台接入视频做人工智能分析，目前支持进出口车流量分析，重点车辆跟踪，路口及主干道车流量监控，车辆密度检测，人员密度检测，隧道烟火检测。

4 结束语

本文所述平台融合GPS、GIS合成技术、28181协议转REST协议播放流媒体技术、智能视频分析技术等，遵照28181协议，从交通运输行业视频管理系统中获取车辆、卡口等视频流，将视频流按更适合流媒体播放的RTSP协议方式发布，满足了用户在地图上点播观看实时视频的要求；同时基于地理位置的视频分析技术实现主干线、重要路段及卡口的车流量，场站及车站客流量技术及事件分析。平台可广泛应用于交通流量识别、车站/机场客流量监测识别、停车监控分析，以及隧道烟雾、隧道火灾、隧道积水监测识别分析，一方面将大大提升交通行业管理者对整体运行态势的掌控能力，同时针对交通安全事件等可实时监测分析，有利于第一时间发现隐患并作出有效处理，有助于构建更加智能、安全的交通运行体系，实现以信息化手段促进交通运输行业传统管理模式的转型和创新。

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