王維

摘要：不同于以往的出行方式，智能公交的出現(xiàn)大大方便了人們的生活。你可以隨時了解自己周邊的公交動態(tài)，了解自己所在的公交路線，獲知線上的所有站點包括公交的前進方向等。它大大提高了人們的出行效率，縮短了人們等車候車的時間。而數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實現(xiàn)則更好地輔助軟件實現(xiàn)了各種功能。

關(guān)鍵詞：基于北斗系統(tǒng)與視頻圖像技術(shù)；智能公交；助手

1、前言

公交車已經(jīng)是每個城市重要的細胞。伴隨著智能公交的應用，城市的交通擁擠現(xiàn)狀有所改善，但依然出現(xiàn)特定線路公交車擠爆滿，而其他線路的公交車卻很少有人乘坐的現(xiàn)象。

2、方案設計

本文提出了一種智能公交車助手，即利用北斗系統(tǒng)定位、傳輸功能和視頻圖像檢測技術(shù)來幫助乘客更有效乘車。該助手通過公交車上和公交站的專用攝像頭采集的視頻信息，對公交車上和公交站人數(shù)進行統(tǒng)計，經(jīng)計算機信息處理中心分析處理，采用GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)與地圖疊加，形成一張具有公交車上和車站人數(shù)（密集度）的地圖，方便用戶選擇最合適的乘公交站地點以及乘坐公交車的時間。

3、工作模塊

3.1信息收集模塊

（1）公交智能監(jiān)護系統(tǒng)裝置包括：公交車上和公交站專用攝像機，視頻監(jiān)控服務器（可接收由北斗系統(tǒng)定位得到的位置信息），視頻存儲服務器。安裝在公交車上和公交車站的視頻終端裝置，將收集到的視頻圖像信息和由北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)得到的精確位置信息暫存在視頻存儲服務器的信息存儲單元中，再經(jīng)4G通信技術(shù)發(fā)送到計算機信息處理中心，獲得信息發(fā)射點的地理位置信息，為緩解擁堵、選擇合適的上車地點與公交車提供依據(jù)。

（2）客戶端在申請服務的時候?qū)⑺奈恢煤托枨笪恢眯畔l(fā)送至計算機信息處理中心。

3.2通信模塊

（1）公交智能監(jiān)視系統(tǒng)支持最多4路實時視頻和4路視頻錄像；采用三層C/S架構(gòu)設計，可適應不同的應用需求和運營商的網(wǎng)絡環(huán)境，更加及時和快速處理各類數(shù)據(jù)。

（2）利用北斗的短報文傳通信功能，將定位得到的所有公交車和公交車站的位置信息發(fā)給計算機處理中心，以便能夠更好地匹配識別視頻終端發(fā)送的視頻和位置信息。

（3）客戶端（用戶）的地理位置和需求位置等信息通過4G通信網(wǎng)絡傳輸?shù)接嬎銠C信息處理中心。

（4）將經(jīng)過計算機信息處理中心處理后的結(jié)果信息（最合適的公交站和公交車以及全程路線、所需時間等信息）發(fā)送給客戶端。

3.3信息處理模塊

該模塊是計算機處理中心以GIS地理信息系統(tǒng)為基礎接收來自公交智能監(jiān)視系統(tǒng)的視頻圖像、地理位置以及北斗系統(tǒng)精確的位置信息，匹配對應位置后，采用運動目標檢測和目標跟蹤的方法進行人數(shù)統(tǒng)計；將統(tǒng)計結(jié)果與GIS系統(tǒng)的地圖結(jié)合生成一張具有公交車和車站人數(shù)（密集度）的地圖。

3.4客戶端

通過手機客戶端的公交助手可以顯示實時公交車所在位置和所走的線路，可以查詢某一條特定線路的人數(shù)變化從而自主選擇自己需要乘坐的公交車，其獨特功能是和公交系統(tǒng)的流量對接，實時顯示公交車輛的調(diào)度，可到站提醒。

4、工作原理

4.1總體工作具體原理

安置的專用攝像頭對各個地點的視頻圖像進行采集，通過視頻監(jiān)控服務器和視頻存儲服務器處理壓縮視頻圖像信息并存儲；視頻終端將視頻圖像信息和北斗系統(tǒng)定位得到的位置信息傳輸至計算機信息處理中心，處理生成具體的每輛公交車和公交車站的人數(shù)（密度集）信息，與短報通信技術(shù)發(fā)來的地理位置信息、GIS系統(tǒng)與地圖疊加后形成一張新的具有公交車和車站人數(shù)（密集度）的地圖。

4.2檢測密集程度具體工作原理

4.2.1運動目標檢測

具體流程如右圖所示：

實現(xiàn)運動目標檢測主要包括運動目標檢測與乘客頭部目標提取。其中運動目標檢測的方法采用幀間差分法。這種方法是通過對連續(xù)兩幀或三幀圖像的差值計算信息的運動目標檢測，它可以很好地適用于存在多個獲得運動物體位置和形狀等動目標和攝像機移動的情況。通過對差分結(jié)果進行二值化濾波，以準確判斷運動目標的存在，并獲取目標所在區(qū)域。過程如圖：

乘客頭部目標的提取通過灰度拉伸，增強了頭部目標的辨識度，克服了光照不足、頭部陰影所帶來的影響；通過形態(tài)學處理和構(gòu)造頭部輪廓相似度目標函數(shù)，實現(xiàn)了對頭部目標的準確提取。該方法計算簡單，檢測精度高，具有很好的實時性、準確性和抗干擾能力。

4.2.2目標跟蹤采用基于特征的跟蹤方法。

利用目標的顏色直方圖的方法，可以有效解決由于乘客在運動的過程中與攝像機的相對位置發(fā)生改變，無法僅依靠圖像的輪廓特征準確對頭部目標進行跟蹤的問題，可克服頭部目標的部分遮擋。合適采用Mean-shift方法，利用顏色直方圖建立目標模板，進行頭部目標跟蹤。MeanShift算法是一種基于密度梯度的無參數(shù)估計方法，從空間任意一點，沿核密度的梯度上升方向，進行迭代搜索，最終可以收斂于核密度估計函數(shù)的局部極大值處。

5、創(chuàng)新點及應用

（1）該助手主要為公交出行設計，與計算機、智能公交系統(tǒng)以及北斗衛(wèi)星相結(jié)合，能有效地管理、調(diào)度、配置公交車，做到了科學規(guī)劃，合理安排。（2）該助手能夠快速分析各時間地點的人流，節(jié)約用戶的等候時間，提高人們的出行效率。（3）該助手工作的信息也將會得到保存，為改善交通現(xiàn)狀提供依據(jù)。同時也對公交出行的財產(chǎn)安全等起到了一定的保障。（4）該助手實現(xiàn)了雙向通信，不僅客戶可以查閱到車站以及公交車的詳細信息。同時司機也可以掌握站點以及附近車輛信息。（5）應用北斗短報文通信，可以使計算機處理中心獲得更準確的地理位置信息，減少誤差。

6、結(jié)語

通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)與智能公交的結(jié)合產(chǎn)生的智能公交助手，將有效的解決交通擁堵、乘車難等問題。即便是在上下班高峰期，乘客通過智能公交助手了解車輛的擁擠情況以及道路的交通狀況，配合車站工作室合理調(diào)度，用戶以此作為參考來選擇較為合理的線路，大大提高人們出行的效率，避免了公共資源的浪費。

參考文獻：

[1]畢京學，甄杰，郭英. Android 手機 GPS 和 A-GPS 定位精度分析[J] . 測繪通報，2016（ 7） ： 10-13.

（作者單位：中國交通通信信息中心 智慧交通事業(yè)部

交通運輸通信信息工程質(zhì)量檢測中心）