视频监控在高速公路领域的需求与应用分析

　　电子不停车收费系统（ElectronicTollCollection,简称ETC）是国际上正在努力开发并推广普及的一种用于道路、大桥和隧道的电子收费系统,它的特点是不停车收费,即车辆可以以相当高的速度通过收费口,无须在收费站前减速和停车交费。采用不停车收费系统,可以使公路收费走向无纸化、无现金化管理,可以从根本上杜绝收费票款的流失现象,解决公路收费中的财务管理混乱问题。另外,实施不停车收费系统还可以节约基建费用和管理费用。

　　ETC系统是利用微波（或红外或射频）技术、电子技术、计算机技术、通信和网络技术、信息技术、传感技术、图象识别技术等高新技术的设备和软件（包括管理）所组成的先进系统，以实现车辆无需停车既可自动收取道路通行费用。目前，大多数ETC系统均采用微波技术

　　不停车收费系统通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置（称为路边读写设备，简称RSE），识别车辆上设备（称为车载器，简称OBU）内特有编码，判别车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用帐户中扣除通行费。对使用ETC车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图象抓拍和识别，会同*部门事后处理。

　　区间测速：是利用高速公路的天桥或倒L杆上的检测设备，连续不断地捕获并拍照两个公路截面上通过的车辆通行信息，如车辆牌照号，然后采用车牌照自动识别技术，对这些图片进行处理识别，通过计算同一车辆通过两个截面所用的时间，进而计算出其车速，来判定该车辆是否超速。并且通过预警系统将违章车辆的数据及图片信息发送给值勤民警，并在显示屏上显示，以对违章车辆进行告知及警示更多的车辆。系统计算得到的所有违章车辆及相关图片将作为违章信息源提供给违章处理系统作进一步后续处理。区间测速系统主要由前端监控单元、通信传输单元、违章信息发布屏系统和后台处理系统四部分组成。深圳市锐科数码有限公司总经理谢国勇解释道：“之前是在固定点抓拍，采用数码抓拍的形式，只能做到此固定点位测速抓拍，无法做到区间测速。现在采用车牌识别系统，通过计算通过两个点位的时间，在两个点位之间实现区间测速，从而实现全程测速”。

　　夜视系统：高速公路在夜间缺乏有效的监控手段。在沿途监控中，普通摄像机在夜间监控存在盲区，即有些地区不能监测到，其监控效果只能看到车辆灯光、车辆行驶的模糊图像等。具体到车辆行驶状态、车牌照等都难以监控。为此，激光夜视系统、红外夜视摄像机等都纷纷助力高速公路夜间监测。天津天地伟业数码科技有限公司交通行业中心经理焦伟表示：“激光夜视系统能让夜间监控展现得如同白昼般的效果，远距离激光夜视系统应用于夜间的监控距离可达500米、1000米、1500米、2000米、5000米等路段，高速公路的夜间不再‘黑暗'，系统在夜视效果、经济性、寿命、距离、隐蔽性等多方面都优于现在普通的夜视技术”。

　　事件检测分析：高速公路用摄像机监控路段运行，并且监控人员精力有限，不能时刻注意画面。又如果依赖于回放查找摄像机拍摄记录的图像，就会导致事件处理滞后。而现在，可借助高科技手段来实现事件实时分析处理的目的。利用高速公路原有的摄像监控系统，再集成事件检测分析系统，就可以迅速分析出如车辆逆行、行人横穿公路、车辆堵塞、着火、路面有散落障碍物、大车遗落在高速公路上等异常情况，并马上报警或系统自动将现场视频图像切换到监控室，确保时间发现警情和准确定位，然后由指挥中心通知值守在服务区、收费站或路面的民警以及援救车辆及时赶赴现场，消除交通安全隐患。

　　由于高速公路路况非常复杂，所以目前刚面世的事件检测分析系统还尚未达到理想的效果，主要表现在误报警较多，譬如正常变道也可能会引发误报警，事件检测分析系统发挥了智能视频的先进技术。而同时又有些真正的事故事件分析又暂时还做不到，所以高速公路智能视频分析处理技术需要进一步提高。但是，智能视频分析处理技术是高速公路应用的方向，今后事件监测分析会像交警一样，所有违章违法事件都能被正确地识别并报警。

　　车牌识别：它以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车的车牌号码，从而完成识别过程。通过一些后续处理手段可以实现停车场收费管理，交通流量控制指标测量，车辆定位，汽车防盗，高速公路超速自动化监管等等功能。识别结果包括车辆牌照的全部汉字、字母、数字、颜色、牌照坐标、牌照图像等。自动识别车辆牌照，而不需要被识别车辆主动参与，可以对所有通行车辆进行识别、管理。车牌自动识别系统在高速公路上的应用，对完善收费系统，杜绝收费漏洞，减轻收费人员的劳动强度，提高收费综合管理水平和服务水平，起到了极其重要的作用。

　　车辆牌照自动识别广义来说有三项：即定位技术，如GPS和GPRS;非接触识别技术，如RFID电子标签之类;再就是车辆牌照自动识别技术。

　　联网需求迫切：随着用户管理要求和手段的不断提高，建设重点转向高速公路的安全、高效运营。目前，我国绝大部分省份高速公路已形成路网，单独路段的异常事件造成影响的范围会越来越广，这必然要求相临路段之间能互通协调，这就带来了联网的需求。

　　联网信息主要包括数据和视频两部分。早已从单纯的联网收费、联网监视逐渐过渡到高速公路联网信息管理，并凸显出联网收费向联网综合信息管理方向发展的趋势不可逆转。

　　联网监控是高速公路监控的必然趋势，由于视频图像监控是今后的发展趋势。然而，当前高速公路视频监控系统是一个混合式系统(模拟视频+数字视频)。且前端设备和各路段监控中心设备品牌较为纷杂、数据格式多样，使各路段视频监控系统彼此独立，无法充分发挥交通监控的路径诱导、多路径交通流量调控、联网调度、应付突发事件、及时统一调度的功能，更无法地发挥高速公路网络的通行能力，所以省域联网监控就显得尤其必要和迫切。

　　设计和需求脱节：许多高速公路设计人士反应，高速公路上摄像机的安装受很多因素影响，如光线、早晚、白昼、季节等，综合各种因素如何发挥其作用是目前的难点。事实上，高速公路路段监控很多时候并不能事先知晓哪里应该安装摄像机，通常是在某个位置频繁发生事故后，才知晓该处存在监控盲区。因此，高速公路的陡坡、弯道、隧道、桥梁等路段都是重点监控对象。

　　全程监控：高速公路监控系统是利用软件技术，整合监控系统视频检测设备、信息检测设备及外场信息显示诱导设备，提高系统自动化程度和设备利用率，减轻工作人员负荷，满足人性化管理需要，保证高速公路的畅通，但是实现并不容易。要实施全程监控方案，须及时全面监视高速公路的状况，及时发现或检测高速公路事件;须设置完善、功能强大的中心控制系统，及时地收集数据信息进行分析与处理，并快速地制定合理、具体的监控方案;须设置完善的信息发布设施，接收并显示中心控制系统发布的信息指令，对车流进行疏通和诱导，减少因人为因素而导致二次事故的发生。

　　目前，行业内还没有形成比较成熟、成体系的全程监控系统方案。同时，高成本也是制约全程监控发展的重要因素。如一度被人们称为“死亡之路”的海南省东线高速公路采用全程监控系统，共在东线高速公路设置卡口设备11个、测速设备18套、电视监控设备22个，平均每10公里一个，实现东线高速公路无缝隙覆盖监控。而广深高速公路东莞至广州路段形成了由165个闭路电视监控点、82套交通流检测设备、6套区间测速系统、15套事件检测器和40块可变情报板组成的全程监控管理系统，平均每0.75公里路程就有一个“电子眼”，对重要路段全程监控。

　　硬件设备保护：众所周知，高速公路很多设备工作环境恶劣，又无防护，比较容易损坏。广东新粤交通投资有限公司市场部副经理王新华指出：“高速公路摄像机遭雷击比较多，尽管安装了防雷设施，还是容易被损坏。所以需要找人去排查，外场的摄像机都装得比较高，排查也很难”。

　　互联互通：路段监控分中心负责高速公路该路段的各收费站及道路监控。 由于各收费站的音视频信号都已经在本地经过了编码和压缩，所以在路段监控分中心，只需要根据各监控点的IP地址或已定义的域名，通过以太网进行远程信息提取和显示。对道路监控，因为每隔一定距离，需要部署一台摄像机，各监控点相对比较分散，在这些监控点，将各路段摄像机采集的视频信号现场进行编码、压缩，然后接入以太网进行传输。广东西部沿海高速公路营运有限公司机电管理部宋小东认为，高速公路联动包括公司内部联动、公司外部联动，通过网络软件平台实现共享等。以广东省为例，目前全省高速公路相关信息只是局部联动，还无法全部联动。跨省联动更是无法实现，但这个确是今后发展的大方向。

　　设备接口问题是一个难点。虽然设备向数字化发展迅速，但是现在很多设备需要从模拟状态转化为数字的，就需要很多转换接口设备，这是目前暂时无法实现的问题。

　　软件问题：目前，高速公路需要受到重视的是集成软件的建设。关键是如何实现软件层面的整合，包括、软件技术、网络技术和集成技术等。软件应用，如区间测速、车牌识别、集成使用都需要强大的软件来支撑，所以软件的改进和完善比较大。

　　高速公路对图像管理很重要，监控人员不可能长时间不间断地盯着屏幕监视，存储器需求量大。如果高速公路智能监控软件做得好，通过智能监控软件，来处理、提取有问题的图片、重点监测有问题的图片就可以解决，同时通过软件分析过滤掉正常图片，只存储问题图片，使存储设备、存储空间得到应用。

　　事实上，高速公路对数据管理往往大于图像管理，尽管采用图像监测，可以分析相关信息，而高速公路数据则需要常年分析，对数据功能的深度挖掘对高速公路软件提出了更高的要求。许多高速公路运营单位现在都在关注联网收费的安全性和不同的路段收费如何划定，同样需要强大的软件来支撑。