發布時間：2019-03-23所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： [摘要]結合高清監控視頻傳輸和采集的特點，深入研究了高速公路智能全程自動化監控系統，并涉及到其中的通信和軟件構架等特征。在高速公路高清智能視頻監控系統中，采用C/S和B/S的混合結構，應用核心智能分析系統、多源異構信息采集系統、聯動處理系統等核心
[摘要]結合高清監控視頻傳輸和采集的特點，深入研究了高速公路智能全程自動化監控系統，并涉及到其中的通信和軟件構架等特征。在高速公路高清智能視頻監控系統中，采用C/S和B/S的混合結構，應用核心智能分析系統、多源異構信息采集系統、聯動處理系統等核心模塊，能夠智能化分析檢測視頻監控過程中的相關參數，并圍繞實際情況和分析結果展開聯動報警操作。
[關鍵詞]智能,自動化監控,軟件,C/S結構,B/S結構
1概述
近幾年，隨著我國經濟建設發展越來越快，交通流量也隨之增加，我國高速公路規模在不斷地擴大，如果需要進行監控的規模和范圍較大，傳統人工監控無法滿足其實際需求，因此與高速交通管理很難達成匹配，更是無法保障高速公路的安全運行[1]。在國民經濟中，高速公路所起的作用非常重要，它作用的充分發揮及其正常營運，監控系統必不可少[2]。目前，研究開發高速公路監控系統己成為各國重要科學研究領域，這也是智能交通運輸體系發展趨勢[3]。
相關研究顯示，目前已經推出了智能視頻監控系統，其中囊括了3個部分內容:客戶端、分析單元以及中心服務器。進一步改善了傳統視頻監控的缺點，有效提升了道路整體服務水平，音粗具有很高的可重用性[4];相關研究綜合了集中式C/S結構以及分布式C/S結構，組織構建了高速公路監控管理系統，從而使工作效率得到提高[5]。
智能交通系統整合先進的通信網絡技術、信息技術、視頻采集技術、存儲技術、交通控制學、控制技術等多個學科，并將其運用到現代化智能交通范圍內，從而推動智能交通監控技術的發展。因此，在新一代的監控系統中，應用最有價值的、最新的技術，可解決公路實際問題，具有良好的社會效益和廣闊的應用前景。本文結合高清監控視頻傳輸和采集的特點，對高速公路智能全程自動化監控系統的軟件架構及通信進行了研究。
2智能全監控中的關鍵技術
2.1視頻系統數據傳輸、控制及存儲設備相結合
高速公路智能全監控可以實現多角度、全方位的監控，分散度極高，因此，智能監控系統中的重點是對視頻存儲技術和傳輸控制要合理高效[6]。高速公路需要借助視頻編碼器編碼處理所有監控范圍，確保本地監控運行得以順利實施，控制中心需要在綜合視頻傳輸器的基礎上接收視頻訊號[7]。高速公路當中的所有戶外攝像機全都是基于戶外型視頻編碼器接收視頻信號，并存儲在交換機當中，再由監控中心進行接收[8]。
2.2高速公路智能監控中的視頻監視系統技術
閃光燈在智能交通監控系統當中發揮著至關重要的作用，一般來說，如果較小的額定功率，會發生較大的放電瞬時功率[9]。在進行設計時，系統瞬間功率要小于逆變器瞬間功率，確保閃光燈放電瞬間系統工作正常。通過外場攝像機，視頻監控可全方位監控目標，通過通信線路，將圖像傳回到監控室，且可對目標實施24h錄像，可通過人工對事件、圖像進行控制，同時可進行抓拍，對查找圖像的過程十分有利。
對于高速公路分布式系統來說，監視系統全都處于相同的子系統當中，對路過收費站的車輛進行實時監控，抓拍違章車輛和特殊車輛，實時監視高速公路上的正常運行情況，在必要時需提供高速功率的動態圖像監視視頻。超車道黃牌車自動檢測系統以及非法占用應急車道來說，其所使用的方式為視頻檢測方式，如果行車道出現超速或者速度過慢等情況，所使用的方法主要以雷達檢測為主。
3基于兩種軟件混合的體系架構
智能視頻監控系統的體系架構結合目前監控系統發展方向進行設計。當前，監控系統發展方向主要為:從各個子系統數據無交互、相互獨立發展成為數據聯動共享、集成化的系統;監控控制軟件的單一功能逐漸多元化、智能化，其軟件系統的整體功能逐漸強大;系統逐漸強調高集成、智能化、互聯共享、綜合管理、移動監控的概念;打破了傳統監控系統對數據分析不重視的局限，成為集報表、分析、數據統計、實時監控為一體的多元化系統。必須要有充足的視頻數據才能完成高清智能視頻監控系統的建立，有來自外場道路傳感器的開關量信號、高清/標清實時交通視頻流等，本研究將C/S與B/S兩種軟件體系結構相結合，使其發揮各自優勢，確保數據訪問的響應速度，因此提出混合系統架構。
通過局域網，高速公路管理處內部用戶通過C/S軟件系統架構能夠直接訪問數據服務器;在網絡連接的基礎上，外部用戶也能夠通過B/S系統架構訪問Web服務器。本次課題研究出的模型，能夠確保外部用戶正常訪問數據庫服務器，但同時也避免了直接訪問的過程，確保管理處數據庫的安全性;內部用戶的交互性大大提升，不論是要修改數據，還是查詢數據都能夠迅速響應。
本文基于多元化的角度，綜合分析系統的集成性、安全性以及穩定性，抽象化處理HHIVS系統，使其復雜程度削弱，增強其層次感和和一體化特征，構建構架模型，在本混合架構模型中，不同子系統可以同時共享高速公路交通數據庫，但要基于一個大前提，即數據庫具有無縫集成的屬性，在系統下層深入挖掘高速交通數據的過程中，能夠滿足基礎數據的實際需求，與此同時還能為上級交通管理部門提供數據匯總的服務。
服務端與客戶端通過C/S結構組成構架模型，此時內部分布式系統的匹配性非常強，能夠不斷增強交通事務處理的能力，進一步實現個性化的管理需求，并表現出及時響應、多元化扥特征。客戶端屬性數據基于ADO/ODBC，能夠實現訪問的目的，在DirectShow組件接口的基礎上，實時監控視頻數據，視頻數據的操作和訪問通過基于RTP的協議來實現。在外部的B/S模式下，因其擁有標準的軟件維護開銷低、Internet技術、信息查詢、可視化組織等，在互聯網的基礎上能夠結合其他系統，并基于安裝瀏覽器的基礎上滿足客戶端的訪問需求，所以該結構能夠實現查詢或發布交通數據的功能。
體系結構的發布子系統、高速交通信息查詢采用三層進行，在邏輯上，系統分為業務邏輯層、數據服務層和表示層。數據服務層存放數據的位置在三層B/S結構模型;提供服務組件的位置主要是業務邏輯層，能夠直接訪問數據服務層，積極響應客戶端的需求;客戶端瀏覽的功能主要是通過表示層實現的。交通視頻流的發布過程中，視頻服務器軟件采用跨平臺的、支持多格式的HelixServer14.0。對于軟件來說，在任何網絡能夠觸及的地方，均能將高質量的多媒體內容進行分發，在無線設備上甚至都能進行分發。
軟件傳播和接收視頻的過程，均是基于RTP/RTSP協議開展的;邏輯層的通訊功能主要是通過RealSystem實現的，能夠點播交通視頻。針對屬性數據訪問展開分析，訪問屬性數據庫的過程，需要JDBC，JSP的大力協助。將C/S和B/S混合結構應用在高速公路高清智能視頻監控系統當中，使其內部程序和整體流程更加優化，大大增強其可用性和交互性，同時還進一步提升了安全性特征。本混合架構具有一定的通用性特征，能夠為敏感數據的安全性保駕護航，還具開放性良好、便于移植、易擴展性。
4視頻數字圖像處理
高速公路視頻監控系統是以監控視頻數字的圖像處理作為核心模塊的，其性能優劣、算法好壞對交通事件判定的快速性和準確性及交通參數計算有一定的影響。其操作界面以圖形化為主，人機交互操作方式具有較強的應用性。
5功能模塊設計
HHIVS系統主要功能模塊包括核心智能分析系統、聯動處理系統以及多源異構信息采集系統。
5.1多源異構信息采集系統
視頻數據來源并不是固定的，而是表現出多樣化特征，即為多源。在該系統當中，視頻采集方式主要包括車載移動監測點、不同位置布局的攝像機等。數據結構的多元化格式特征，即為異構，例如不同設備開關量信號的架構都是不同的。傳感器需要預留采集系統開關量接入接口，并基于路由交換技術分類接入不同的場外視頻流。采集系統需要實時分類匯總多源異構數據，從而推動核心智能分析系統的調用效率。
5.2核心智能分析系統
標清視頻處理子系統和高清視頻處理子系統是構成核心智能分析系統的主要框架。若對所有事件進行分析處理時，均使用高清信號，則要求服務器要具有較高的硬件資源，本研究在進行處理時，將標清信號、高清信號分別引入子系統，這樣可保護現有投資，且節省成本。標清視頻處理子系統的關鍵技術主要是檢測運動目標的過程，對象事件應具有模型簡單、實時性較強、圖像細節信息要求較低等特點。
通過監控攝像機抓取圖像序列的過程，即為運動目標檢測的過程。一般來說，幀間差分法、背景差分法以及光流分析法等是作為常見運動目標檢測方法存在的重要內容[10]。高速公路具有開闊的事業，且沒有較大的背景擾動性，所以本研究所選取的檢測方法以背景差分法為主。對于高清視頻處理子系統而言，其主要應用及研究方向為交通環境監測、車牌字符識別及車型分類、可疑目標遠距離身份識別。
5.2.1車牌字符識別及車型分類
支持向量機(SVM)屬于一種通用機器學習方法，可處理數據分類。根據車型、車牌樣本，對其特征進行提取，訓練大量的樣本，通過SVM分類器模型分別匹配并判決待測樣本。
5.2.2交通環境監測
要充分監測并分析視頻監控范圍當中的各項參數。結合數學方法等手段，確定空氣污染評價模型，通過平均車速等參數對其修正。
5.2.3可疑目標遠距離身份識別
在視覺監控系統中，人的運動分析和生物特征識別技術結合是一個重要問題。步態和臉像具有非接觸性、可感知性優點的生物特征，是視覺監控系統中對身份進行識別的主要生物特征。
5.3聯動處理系統
在智能監控系統中，在事故發生以后，想要為高速公路的正常運行保駕護航，必須要及時采取聯動處理手段。所以，要全面整合智能分析結果，及時與公眾對接高速公路的信息，通過多元化的控制標志設置，滿足高速公路的正常運轉，與此同時還需要及時與相關部門連接，上傳現場視頻圖像數據，盡可能增強高速公路恢復路況的效率。
6結論
本文結合高清監控視頻傳輸和采集的特點，深入研究了高速公路智能全程自動化監控系統，并涉及到其中的通信和軟件構架等特征。在高速公路高清智能視頻監控系統中，采用C/S和B/S的混合結構，應用核心智能分析系統、多源異構信息采集系統、聯動處理系統等核心模塊，能夠智能化分析檢測視頻監控過程中的相關參數，并圍繞實際情況和分析結果展開聯動報警操作。
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