翟乃濱

（淄博市公安局交警支隊(duì)張店大隊(duì)，山東淄博 255000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，城市交通規(guī)模與壓力也隨之增大。傳統(tǒng)交通管理方式與當(dāng)前交通發(fā)展水平不匹配。在此背景下，引入信息化手段與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)交通管理方式進(jìn)行升級(jí)變得尤為關(guān)鍵。作為交通管理的重要組成部分，監(jiān)控系統(tǒng)在智能交通領(lǐng)域中發(fā)揮著主要作用?，F(xiàn)階段，智能交通監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)引入高清攝像頭、5G、大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，城市交通管理朝著智能化、現(xiàn)代化方向發(fā)展[1]。文章以智能交通監(jiān)控作為研究對(duì)象，分析監(jiān)控管理平臺(tái)在交通領(lǐng)域中的應(yīng)用價(jià)值，期望通過該研究為交通狀況信息實(shí)時(shí)獲取與智能交通管控提供幫助。

1 智能交通監(jiān)控管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想

1.1 系統(tǒng)框架

考慮到智能交通監(jiān)控管理平臺(tái)與軟件開發(fā)技術(shù)存在密切關(guān)系，鑒于此，在對(duì)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先，需要考慮數(shù)據(jù)接口之間的連接。其次，要關(guān)注信息平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性，注重優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。最后，應(yīng)關(guān)注設(shè)計(jì)平臺(tái)的實(shí)踐應(yīng)用，確保充分發(fā)揮智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的核心價(jià)值。智能交通監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體框架結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖

經(jīng)過分析圖1 可知，管理平臺(tái)與交通監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體，通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以明顯提升交通領(lǐng)域管理水平，為城市交通指揮與管理提供技術(shù)支持。

1.2 系統(tǒng)主要模塊

一是邏輯控制模塊。該模塊是維持系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵部分，通過對(duì)該模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可以提供邏輯控制、數(shù)據(jù)初始化與規(guī)則參數(shù)控制。該模塊也是監(jiān)控模塊與顯示模塊算法的基礎(chǔ)，主要負(fù)責(zé)各模塊之間溝通與數(shù)據(jù)傳輸邏輯選擇。

二是監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)。該研究涉及的監(jiān)控模塊具體包括車輛位置跟蹤、車輛屬性信息識(shí)別、路況信息獲取與交通管理數(shù)據(jù)生成等。其主要完成交通監(jiān)控系統(tǒng)事務(wù)，可通過對(duì)該模塊設(shè)計(jì)，調(diào)用計(jì)算機(jī)視覺算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通管理數(shù)據(jù)的智能化分析與處理。

三是展示模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該模塊主要涵蓋數(shù)據(jù)視頻存儲(chǔ)、回放與視頻數(shù)據(jù)融合，屬于智能交通監(jiān)控管理平臺(tái)模塊[2]。此外，交通監(jiān)控視頻模塊升級(jí)后，還能夠?yàn)橛嘘P(guān)人員提供視頻查詢、修改、刪除等多種操作場(chǎng)景。

2 交通領(lǐng)域監(jiān)控系統(tǒng)信息管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案研究

2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)交通監(jiān)控系統(tǒng)信息管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)而言，程序中的每個(gè)RectInfo 矩形表示一個(gè)實(shí)際的個(gè)體，該部分也是智能交通模塊中的重要組成部分。

在交通監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)中，為更好地發(fā)揮系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，有關(guān)人員需要重視數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將RectInfo 結(jié)構(gòu)體形式應(yīng)用在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中。鑒于此，在管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中，有關(guān)人員需要完成對(duì)車輛個(gè)體的定義，將整個(gè)車輛置于交通管控重要位置上，通過對(duì)其四維坐標(biāo)（x，y，z，h）的確認(rèn)，獲取車輛位置信息與行駛狀況。車輛矩形結(jié)構(gòu)體參數(shù)設(shè)計(jì)見表1。

表1 車輛對(duì)象矩形框RectInfo 結(jié)構(gòu)體

明確數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是交通監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提與基礎(chǔ)，為更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)技術(shù)在交通信息管理平臺(tái)中的應(yīng)用價(jià)值，相關(guān)人員需要明確具體交通場(chǎng)景，充分結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術(shù)與交通管理場(chǎng)景，并以此作為依據(jù)，檢查信息平臺(tái)運(yùn)行的可靠性，為智能交通場(chǎng)景目標(biāo)的快速實(shí)現(xiàn)夯實(shí)基礎(chǔ)。

2.2 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合要求后，設(shè)計(jì)人員需充分考慮智能交通需求，對(duì)信息管理平臺(tái)的架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與完善。該平臺(tái)完善的重點(diǎn)內(nèi)容是集合交通監(jiān)控系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上整合交通規(guī)則設(shè)計(jì)模塊、交通數(shù)據(jù)生成與存儲(chǔ)模塊以及車輛、路況視頻查詢與回放模塊。

在設(shè)計(jì)與開發(fā)階段，程序開發(fā)人員設(shè)計(jì)基于交通監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)類，類名稱定義為CViedeoFrameDoc，其功能是數(shù)據(jù)采集與分析。

此外，程序開發(fā)人員還設(shè)計(jì)以交通規(guī)則設(shè)置作為核心的窗口類，其具體作用是定義交通場(chǎng)景中管理規(guī)則。通過對(duì)該模塊的設(shè)計(jì)，能夠劃定車輛空間范圍、運(yùn)行方向和違章數(shù)據(jù)。程序開發(fā)人員也重視完成對(duì)CRegion 類與CRule 類的設(shè)計(jì)優(yōu)化[3]。在該設(shè)計(jì)中，獲取交通數(shù)據(jù)的主要方式為道路交通攝像頭，攝像頭的數(shù)據(jù)庫(kù)字段信息如表2 所示。

表2 交通攝像頭的數(shù)據(jù)庫(kù)字段信息設(shè)計(jì)

2.3 信息管理平臺(tái)數(shù)據(jù)應(yīng)用

該平臺(tái)在數(shù)據(jù)應(yīng)用層面主要設(shè)計(jì)查詢與回放，即支持用戶選擇指定時(shí)間段的車輛路況視頻，通過視頻回放的方式確定是否有目標(biāo)車輛的通行記錄以及違章行為。該場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是利用攝像裝置的信息采集功能以及數(shù)據(jù)分析技術(shù)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)車輛與道路信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠?yàn)榻煌ü芾聿块T提供可靠的數(shù)據(jù)流信息，滿足城市交通智能化與信息化管控需求。在交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全過程中，對(duì)信息管理平臺(tái)數(shù)據(jù)的應(yīng)用是核心部分，鑒于此，軟件設(shè)計(jì)人員需要關(guān)注數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，并且能夠利用相關(guān)功能模塊高效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息。

3 智能交通監(jiān)控系統(tǒng)信息管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路徑

3.1 車牌識(shí)別

作為智能交通信息管理平臺(tái)的主要實(shí)現(xiàn)方式，車輛識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景十分廣闊。通過識(shí)別與分析車牌信息，能夠幫助交通指揮管理人員分辨車輛屬性信息與運(yùn)行狀況，并為交通管理措施的選擇提供依據(jù)。研究表明，車輛牌照的定位與識(shí)別已經(jīng)成為智能交通的重要標(biāo)識(shí)[4]。

在傳統(tǒng)的交通車輛身份識(shí)別中，經(jīng)常使用的技術(shù)方法是IC 卡識(shí)別，該方式需要使用大量的操作設(shè)備，其成本較高，且識(shí)別速度慢，步驟極為繁瑣。而引入大數(shù)據(jù)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備后，信息管理平臺(tái)可以準(zhǔn)確快速地識(shí)別車輛信息身份，其識(shí)別算法能夠準(zhǔn)確獲取車輛的思維坐標(biāo)信息以及運(yùn)行軌跡，使動(dòng)態(tài)監(jiān)控交通狀況成為可能。

將計(jì)算機(jī)視覺模擬與圖像處理技術(shù)應(yīng)用在監(jiān)控系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)，還能夠準(zhǔn)確定位目標(biāo)車輛。在具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，處理層會(huì)接收到輸入的圖像信息，經(jīng)過對(duì)圖像數(shù)據(jù)的智能分析，可得到基于車輛運(yùn)行軌跡的模擬圖像，具體涵蓋道路信息與車輛位置。在此過程中，為獲得道路車輛的清晰圖像，設(shè)計(jì)人員還將大數(shù)據(jù)匹配技術(shù)與直方圖搜索理論應(yīng)用在平臺(tái)設(shè)計(jì)模塊中，通過對(duì)車牌區(qū)域的智能摳圖，獲取特定位置的交通狀況信息，以減少數(shù)據(jù)檢索數(shù)量，避免系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)內(nèi)存溢出。

由于車牌由多個(gè)字符串組成，因此，在識(shí)別車牌關(guān)鍵信息時(shí)，可對(duì)字符串做出分割，在獲得單個(gè)或指定多個(gè)字符串后，提取有用信息，由此減少對(duì)數(shù)據(jù)資源的占有量，使信息管理平臺(tái)的作用得到充分發(fā)揮[5]。為提升車牌信息識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性，建議相關(guān)人員在拆分字符串時(shí)，特別注重去除‘’與空格，同時(shí)判斷車牌有效性，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余。通過車牌識(shí)別與智能監(jiān)控系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，可以顯著提升智能交通管理技術(shù)的應(yīng)用水平。通過車牌識(shí)別系統(tǒng)獲取的信息還可作為交通違規(guī)查詢的依據(jù)，可明顯降低交通執(zhí)法人員的工作量，并為城市智能交通監(jiān)控方案的實(shí)施提供技術(shù)保障。

3.2 圖像處理

以往在圖像處理技術(shù)的應(yīng)用中，考慮到不同交通環(huán)境場(chǎng)景下，視頻參數(shù)、成像質(zhì)量之間存在較大差異，使得視頻監(jiān)控結(jié)果的準(zhǔn)確度降低，難以為智能交通模式提供可靠素材。為解決上述問題，交通領(lǐng)域推出信息管理平臺(tái)，將平臺(tái)功能模塊與監(jiān)控系統(tǒng)整合起來。通過對(duì)以上技術(shù)措施的應(yīng)用，交通監(jiān)控視頻的對(duì)比度以及分辨率均達(dá)到滿意標(biāo)準(zhǔn)。

在智能交通場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)中，考慮到部分采集的圖像與車牌檢測(cè)、光學(xué)字符識(shí)別結(jié)果之間存在差異，因此對(duì)部分圖像采取色彩增強(qiáng)技術(shù)，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是監(jiān)控系統(tǒng)提供的視頻流。以信息管理平臺(tái)作為載體的視頻流，對(duì)交通管理產(chǎn)生的價(jià)值較高，基于此，技術(shù)人員多通過軟件技術(shù)完成對(duì)原始圖像的技術(shù)化處理。

智能交通監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控視頻圖像的處理中，采取的處理方法主要是圖像邊緣檢測(cè)、圖像去噪、色彩模式轉(zhuǎn)換、圖樣插值等。同時(shí)，在圖像信息的確認(rèn)方面，引入較為先進(jìn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)信息的整理與深度挖掘，能夠?yàn)楣芾砣藛T提供較為精準(zhǔn)的坐標(biāo)，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛信息的動(dòng)態(tài)跟蹤。

此外，在視頻幀的獲取上，有關(guān)人員將基本矩陣、單位矩陣和視覺模擬技術(shù)應(yīng)用在系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面上，同時(shí)要特別關(guān)注目標(biāo)交通范圍內(nèi)車輛對(duì)象的位置變化，通過做好光流計(jì)算、動(dòng)作分析等多項(xiàng)工作，完成對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)跟蹤?；趯?duì)上述圖像處理技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，交通視頻監(jiān)控領(lǐng)域的智能化水平達(dá)到行業(yè)先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，還可為后期的圖像分析提供有價(jià)值數(shù)據(jù)信息。

3.3 OpenCV 視覺庫(kù)

智能交通監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的交通智能監(jiān)控部分采取的技術(shù)框架為OpenCV，其屬于計(jì)算機(jī)視覺函數(shù)庫(kù)，被廣泛應(yīng)用在圖像與視頻信息的加工與處理中。此外，OpenCV 還提供基本視圖與數(shù)據(jù)存取操作方案，并且具有多種類型的應(yīng)用程序接口，為系統(tǒng)框架的二次設(shè)計(jì)開發(fā)提供便利條件[6]。

在具體的應(yīng)用環(huán)節(jié)，OpenCV 的源代碼能夠基于不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化，借助該技術(shù)框架開發(fā)的智能交通監(jiān)控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可移植性，其實(shí)現(xiàn)的功能主要是視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像格式設(shè)置與轉(zhuǎn)換、視頻資源的傳輸與共享。

目前，智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值越來越被行業(yè)人員關(guān)注。在系統(tǒng)的應(yīng)用層面上，部分設(shè)計(jì)人員將I/O 流技術(shù)與視頻輸入、輸出有機(jī)結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上，開發(fā)一套適用于多種視頻格式與圖像格式的交通信息管理指揮平臺(tái)。在平臺(tái)功能的實(shí)現(xiàn)過程中，為確保各功能具有健壯性，滿足智能交通發(fā)展提出的最新要求，設(shè)計(jì)人員要對(duì)信息平臺(tái)的算法架構(gòu)做出優(yōu)化，充分發(fā)揮視覺模擬技術(shù)在信息管理平臺(tái)中的應(yīng)用價(jià)值。

在智能交通場(chǎng)景模塊的實(shí)現(xiàn)中，設(shè)計(jì)人員需要將監(jiān)控系統(tǒng)作為核心組成部分，并關(guān)注視頻信息資源在管理平臺(tái)中的存儲(chǔ)與調(diào)用，通過設(shè)計(jì)交通信息動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)與選點(diǎn)回放等功能模塊，提升對(duì)監(jiān)控視頻的處理效率。該系統(tǒng)對(duì)視頻結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)生成與獲取的基礎(chǔ)是OpenCV，可供選擇的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有B+數(shù)、linked 鏈表。通過對(duì)上述視覺庫(kù)技術(shù)方案的應(yīng)用，充分開發(fā)智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)在潛力，明顯加快交通系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)程。

4 結(jié)語

綜上所述，分析智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)基于該系統(tǒng)構(gòu)建的信息管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)路徑做出探索。研究結(jié)果指出，將信息管理平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用在交通領(lǐng)域，能夠最大限度地提升交通監(jiān)控的智能化水平。在具體實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)關(guān)注平臺(tái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)做好數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與信息傳輸接口優(yōu)化，最終通過采取車牌識(shí)別技術(shù)、圖像處理與OpenCV 視覺庫(kù)等技術(shù)手段，使交通監(jiān)控系統(tǒng)信息化管理平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。