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1高速通信監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與技術(shù)分析

1.1系統(tǒng)發(fā)展概述

近年來(lái)，智能型視頻監(jiān)控的技術(shù)逐漸成熟，可對(duì)現(xiàn)有高速道路及路口監(jiān)視器所拍攝畫(huà)面進(jìn)行影像處理，且可對(duì)不同場(chǎng)景下的影像作前景物件偵測(cè)，準(zhǔn)確地分析個(gè)別物件的種類(lèi)，達(dá)到對(duì)象分類(lèi)的目的，以提供更快速的道路及路口視頻數(shù)據(jù)查尋服務(wù)。文章提出一套系統(tǒng)，可處理高速攝影機(jī)所拍攝的影像，通過(guò)使用者輸入相關(guān)參數(shù)來(lái)偵測(cè)可靠且有效的前景物件，并運(yùn)用事先建立的知識(shí)庫(kù)通過(guò)推論引擎的運(yùn)作，以穩(wěn)健地克服前景物件在不同場(chǎng)景所會(huì)面臨的問(wèn)題，最后通過(guò)特征摘取與辨識(shí)系統(tǒng)區(qū)分不同種類(lèi)前景物件，并同時(shí)標(biāo)記出不同層級(jí)前景物件。

1.2相關(guān)技術(shù)分析

基于地方環(huán)境與有限的監(jiān)控設(shè)備經(jīng)費(fèi)，我國(guó)很多地方政府對(duì)開(kāi)放空間監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的規(guī)劃與設(shè)計(jì)未予以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，造成攝影機(jī)取像的分辨率、壓縮格式與視頻頻率等規(guī)格不一。此外由于架設(shè)時(shí)未將攝影機(jī)調(diào)整到最佳視角，造成拍攝的物體容易被切斷或遮蔽。這些外在的因素往往會(huì)增加監(jiān)控系統(tǒng)分析的困難度。目前路口監(jiān)視系統(tǒng)偵測(cè)汽車(chē)等前景物件的相關(guān)文獻(xiàn)，大部份是先建立背景模型然后進(jìn)行前景物體偵測(cè)。有學(xué)者借助整體統(tǒng)計(jì)特征的梯度密度與密度變異數(shù)及四種型態(tài)區(qū)域Harr-like特征，可偵測(cè)不同明暗、顏色、大小與位置的車(chē)牌，其梯度密度的概念，可用于偵測(cè)車(chē)牌可能的區(qū)域，做為后續(xù)影像處理車(chē)牌偵測(cè)的依據(jù)。Kamatetal提出Hough轉(zhuǎn)換偵測(cè)車(chē)輛邊界與車(chē)牌所構(gòu)成的線，做為知識(shí)庫(kù)分類(lèi)不同角度車(chē)輛的依據(jù)。Brown針對(duì)數(shù)字視頻監(jiān)控提出在任意攝影機(jī)視角或場(chǎng)景下，根據(jù)對(duì)象的橢圓形信息、移動(dòng)與周期性等特征參數(shù)，利用傳統(tǒng)分類(lèi)與正規(guī)化分類(lèi)兩種技術(shù)進(jìn)行人與車(chē)輛對(duì)象分類(lèi)的方法。

2高速通信監(jiān)控系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)

由于本系統(tǒng)定位為輔助系統(tǒng)，是以加快使用者檢索影片的速度為前提做系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行影像分析前，需要使用者對(duì)目前分析的影片作相關(guān)參數(shù)設(shè)定。首先在第一個(gè)參數(shù)設(shè)定接口中。使用者可以選取想要分析的影片，其影像會(huì)在對(duì)話框中播放一小段，讓使用者可以了解影片中是否下雨、是否有開(kāi)車(chē)燈與紅綠燈是否存在于畫(huà)面中，并對(duì)這些環(huán)境變量做設(shè)定。其中系統(tǒng)可由使用者設(shè)定的影片拍攝時(shí)間知道，所處理的影片是在光線充足的白天或者是只剩下輔助光源的夜間所拍攝的。系統(tǒng)可經(jīng)由此一時(shí)間參數(shù)決定前景物件偵測(cè)的算法，來(lái)達(dá)到提高對(duì)象的偵測(cè)率與降低假警報(bào)的發(fā)生。開(kāi)放空間的攝影機(jī)在裝設(shè)時(shí)，會(huì)因?yàn)樾枨蟮牟煌蛑車(chē)ㄖ锏南拗疲斐伤浿频膱?chǎng)景相當(dāng)?shù)亩鄻印Ｈ绻耐猛惶追椒ň桶阉袌?chǎng)景的問(wèn)題解決，在設(shè)計(jì)上會(huì)有相當(dāng)大的盲點(diǎn)存在。為了提高系統(tǒng)對(duì)不同環(huán)境下偵測(cè)效果的強(qiáng)韌性與穩(wěn)定性，使用者可使用第二個(gè)設(shè)定參數(shù)來(lái)決定相似場(chǎng)景。這個(gè)參數(shù)可提供系統(tǒng)了解現(xiàn)在分析的影片是屬于預(yù)設(shè)場(chǎng)景中的哪一類(lèi)別，即可利用相似的算法做影片分析。目前系統(tǒng)將影片分成三大類(lèi)，第一種是對(duì)象移動(dòng)方向?yàn)閱我环较颍绺咚俟肪W(wǎng)關(guān)；第二種為對(duì)象移動(dòng)方式不一定為單一方向，且對(duì)象移動(dòng)時(shí)會(huì)有較多的遮蔽現(xiàn)象；第三種則為其它。在使用者接口的第三個(gè)設(shè)定參數(shù)為區(qū)域設(shè)定，使用者可在影像平面上框選快車(chē)道、匝道等區(qū)域。經(jīng)過(guò)這個(gè)參數(shù)的設(shè)定可以有效的降低誤警報(bào)的發(fā)生。如果在匝道上偵測(cè)到汽車(chē)停止現(xiàn)象的出現(xiàn)，由系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)可知此事件出現(xiàn)的機(jī)率相當(dāng)小，因此系統(tǒng)會(huì)將這項(xiàng)偵測(cè)結(jié)果屏除。最后一個(gè)參數(shù)為對(duì)象形狀與運(yùn)動(dòng)方向的設(shè)定，在接口上可決定對(duì)象移動(dòng)的主要方向，對(duì)象的大小。大型貨車(chē)、客車(chē)是以一個(gè)矩形來(lái)描述，使用者可決定在這場(chǎng)景下汽車(chē)大小的限制。普通小汽車(chē)則是利用橢圓形的型態(tài)來(lái)代表，這樣可以更貼切對(duì)象的物理形狀，同樣也可決定小汽車(chē)在這場(chǎng)景中大小的限制。當(dāng)系統(tǒng)偵測(cè)到該物體大小超過(guò)或低于所設(shè)定的值時(shí)，則可視為誤偵測(cè)。將這些設(shè)定的時(shí)、空參數(shù)，結(jié)合原來(lái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的判斷規(guī)則，可由推論引擎判斷出現(xiàn)在畫(huà)面中的對(duì)象為貨車(chē)、客車(chē)或者是汽車(chē)。并依照判斷的結(jié)果，將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中，以提供后續(xù)的檢索動(dòng)作。針對(duì)背景相減法所得的前景物件作分析，可避免影像中多個(gè)前景物件混合一起評(píng)估，以提高分析的準(zhǔn)確率。本系統(tǒng)所使用的算法，用于分析背景相減法所得前景物件并判斷該物件屬于何種物件。該算法主要是應(yīng)用橢圓形對(duì)對(duì)象特征的描述，進(jìn)一步區(qū)分貨車(chē)、客車(chē)及小汽車(chē)三種物件。再分析對(duì)象中直線的分布狀況以驗(yàn)證不同的物件。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了測(cè)試所開(kāi)發(fā)的道路監(jiān)控視頻標(biāo)記系統(tǒng)可行性，所采用的測(cè)試數(shù)據(jù)是直接拍攝真實(shí)道路的環(huán)境，由系統(tǒng)分析貨車(chē)、客車(chē)及小汽車(chē)的出現(xiàn)情況，所處理的影像解晰度為320×240。可由實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)貨車(chē)、客車(chē)及小汽車(chē)這些物件出現(xiàn)在影像中，我們系統(tǒng)可以偵測(cè)其出現(xiàn)的時(shí)間點(diǎn)，并標(biāo)記是何種對(duì)象于影像中。有了這些信息可加快相關(guān)人員檢視影片對(duì)象的速度。

3.2討論

文章提出了可應(yīng)用于高速監(jiān)控的視頻標(biāo)記系統(tǒng)，可在背景變化下建立出快速、高適應(yīng)性且穩(wěn)定的背景模型，并可摘取前景物件。當(dāng)獲得道路監(jiān)視系統(tǒng)的前景物件時(shí)，可根據(jù)不同物件特性選擇適當(dāng)特征，做為分類(lèi)貨車(chē)、客車(chē)及小汽車(chē)的基準(zhǔn)。利用橢圓形信息衡量前景物件的角度，區(qū)分貨車(chē)、客車(chē)及小汽車(chē)對(duì)象，再使用汽車(chē)具有明確線段的幾何結(jié)構(gòu)特性，經(jīng)過(guò)Hough轉(zhuǎn)換法評(píng)估不同方向直線，并將其量化為信賴值用來(lái)衡量不同物件的可能性。總合以上技術(shù)達(dá)成不同高速道路監(jiān)視視頻對(duì)象標(biāo)記技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

作者：施永兵單位：西安金路交通工程科技發(fā)展有限責(zé)任公司