智能視頻分析在地鐵行業(yè)中的應(yīng)用

1、智能視頻分析在地鐵行業(yè)中的應(yīng)用地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)是運營治理和公共平安保證的重要組成局部,是防范恐怖事件和處理地鐵突發(fā)事件的必要手段.隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)各上層單位治理的車站數(shù)量越來越多,其可以調(diào)看的圖像數(shù)目也極為龐大.但是,現(xiàn)有的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨著很大的挑戰(zhàn),主要表達在：1 1 . .在各治理單位監(jiān)控室的空間有限,只能通過輪換畫面來監(jiān)視所有的場景,不能同時獲知全部視頻圖像的監(jiān)控信息.2 2 . .視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍然受到了一些固有因素的限制,從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)在平安性和實用性等方面仍然不能到達人們預(yù)期的目標.3 3. .雖然視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含的信息量巨大,但現(xiàn)在對信息的利用率極小.因此,有必要研究在地鐵

2、環(huán)境中,如何利用智能視頻分析來自動獲得相關(guān)信息、 并挖掘數(shù)據(jù),為地鐵運營治理、應(yīng)急處置、平安防范等提供支撐和依據(jù).主要研究內(nèi)容1 1 .智能視頻分析應(yīng)用現(xiàn)狀和技術(shù)原理智能視頻分析技術(shù)主要基于計算機視覺和人工智能,并模仿人類的視覺認知機理,通過使用計算機圖像視覺分析技術(shù),將場景中背景和目標別離進而分析并追蹤在場景內(nèi)出現(xiàn)的目標.用戶可以根據(jù)視頻內(nèi)容分析功能,通過在不同攝像機的場景中預(yù)設(shè)不同的報警規(guī)那么,一旦目標在場景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)那么的行為,系統(tǒng)會自動發(fā)出報警.智能視頻監(jiān)控的目標是對監(jiān)控視頻畫面中的場景和事件進行自動理解,在理解的根底上對人們關(guān)注的目標或者事件進行探測、 報警,并且基于海量數(shù)

3、據(jù)生成各種統(tǒng)計信息圖 1 1 給出了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一般流程,從監(jiān)控攝像機開始,包括運動對象提取、對象描述、對象跟蹤、對象識別和對象的行為分析,最后進行預(yù)警或報警.圖 1 1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的一般流程從目前國內(nèi)外的應(yīng)用情況來看,近幾年來,智能視頻分析技術(shù)的用戶數(shù)量較迅速增加,市場的認可度在上升.智能視頻分析技術(shù)產(chǎn)品已被應(yīng)用于港口、機場、鐵路等單位.例如,英國政府已經(jīng)和 MultiVisionMultiVision 智能監(jiān)控公司協(xié)商過在倫敦地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)上安裝智能化設(shè)備,該系統(tǒng)將識別出超過一段時間被遺留在某地的物體,并向保安人員發(fā)出警報.2 2 .智能視頻分析在地鐵行業(yè)中的可能應(yīng)用通過對智

4、能視頻分析技術(shù)、地鐵運營治理和平安防范治理需求的研究,智能視頻分析在地鐵環(huán)境中的可能應(yīng)用主要有：1)1)平安區(qū)域的智能檢測地鐵安防系統(tǒng)龐大而復(fù)雜,除了提供一般乘客使用、 可以自由活動的空間和區(qū)域外,還存在出于平安考慮對乘客關(guān)閉、并對異常情況保持敏感的空間或區(qū)域.針對此項需求,可應(yīng)用智能視頻分析進行平安區(qū)域檢測：(1)(1)周界入侵檢測對無人值守的禁區(qū)劃界,實現(xiàn)如有人闖入禁區(qū)即主動報警的功能.禁區(qū)可以包括： 地鐵隧道或者圍欄處、各種設(shè)備用房.(2)(2)游蕩人員檢測設(shè)置規(guī)那么,對在禁區(qū)附近徘徊超過一定時限的人員進行檢測,并主動報警.(3)(3)定向移動檢測對只允許單向通行的通道,檢測其中的逆行事

5、件.(4)(4)物體遺留檢測對公共區(qū)域內(nèi)遺留超過一定時間的物品進行監(jiān)控,實現(xiàn)主動報警功能,及時防范惡意破壞行為.2)2)視頻質(zhì)量智能監(jiān)控隨著地鐵網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)和運營的不斷推進,地鐵內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機數(shù)在不斷增加,給系統(tǒng)維護工作帶來了巨大的挑戰(zhàn).當(dāng)視頻圖像出現(xiàn)信號喪失、失焦模糊、雪花等常見攝像機故障時,如果僅憑監(jiān)控人員手動切換視頻檢查,往往不能在第一時間發(fā)現(xiàn)這些故障,進而可能影響監(jiān)控系統(tǒng)的有效性.視頻質(zhì)量智能監(jiān)控系統(tǒng)那么可以通過實時分析來解決這一問題,其可用于檢測以下情況：(1)(1)視頻信號缺失檢測檢測間發(fā)性或持續(xù)性的視頻缺失現(xiàn)象；(2)(2)設(shè)定視野異常檢測檢測因攝像機被人為轉(zhuǎn)動、遮擋造成的

6、預(yù)定監(jiān)控視野異常；(3)(3)視頻清楚度異常檢測檢測視頻中由于聚焦不當(dāng)、鏡頭損壞或異物遮蔽引起的視野主體局部的圖像模糊；(4)(4)視頻亮度異常檢測檢測視頻中由于攝像機故障、增益限制紊亂、照明條件異常等原因引起的畫面過暗、過亮或黑屏；(5)(5)視頻干擾檢測檢測視頻圖像中混有雜亂的“橫道、“波紋、或干擾導(dǎo)致的圖像模糊、扭曲、雪花、抖動或滾屏等噪聲現(xiàn)象(6)PTZ(6)PTZ 運動檢測檢測前端云臺和鏡頭是否能夠按用戶指令正確運動.視頻質(zhì)量智能監(jiān)控系統(tǒng)較適合應(yīng)用在線路運營限制中央,通過在限制中央輪巡檢測其所轄區(qū)域內(nèi)所有攝像機的視頻圖像,當(dāng)發(fā)現(xiàn)視頻故障時馬上發(fā)出報警信息,提醒治理人員及時發(fā)現(xiàn)前端攝像

7、設(shè)備的故障并通知相關(guān)人員進行設(shè)備維修.同時系統(tǒng)還應(yīng)自動生成報表實時記錄檢測結(jié)果并以數(shù)據(jù)庫的方式存儲,使得用戶還可通過遠程訪問數(shù)據(jù)庫查看故障記錄.3)3)客流密度檢測和流量統(tǒng)計地鐵車廂、站臺、檢票口以及各種通道是乘客必經(jīng)的空間,每天都有數(shù)量巨大的人流通過或停留,這些位置的擁塞直接影響車站甚至網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài).因此,假設(shè)要做到對車站及網(wǎng)絡(luò)運營狀態(tài)全面掌握,為運營治理舉措提供明確的數(shù)據(jù)支持,使地鐵運營狀態(tài)的發(fā)布更客觀、科學(xué),需要能實時獲取地鐵網(wǎng)絡(luò)各處的客流量.目前地鐵客流數(shù)據(jù)是通過清分系統(tǒng)獲取的,由于清分系統(tǒng)的特性,只能了解到當(dāng)前 5 5 分鐘內(nèi)線網(wǎng)各車站的進出站客流和某區(qū)間之前一段時間的斷面客流,對

8、于車站空間的實時客流無法實時得知.為了獲知車站總體區(qū)域,特別是站臺區(qū)域的人流密度,地鐵研究采用智能視頻分析技術(shù)來進行客流密度檢測.根據(jù)客流密度檢測的功能需求,客流檢測系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上包括算法層和應(yīng)用層.算法層分析輸入視頻,對區(qū)域內(nèi)的行人密度進行估計,應(yīng)用層根據(jù)算法層返回的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析,并負責(zé)視頻的采集和顯示以及統(tǒng)計分析結(jié)果的展示.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 2 所示.圖 2 2 智能視頻分析中客流統(tǒng)計應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通過智能視頻分析客流檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn):(1)(1)區(qū)域內(nèi)密度檢測自動檢測用戶設(shè)定的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)人流的密度,以密度統(tǒng)計值的形式定時更新,根據(jù)預(yù)設(shè)的值分等級進行報警；(2)(2)區(qū)域內(nèi)人數(shù)估算根據(jù)

9、人體檢測算法,估算出當(dāng)前區(qū)域的人數(shù).客流檢測系統(tǒng)還應(yīng)擁有一個功能強大的后臺數(shù)據(jù)治理平臺,可以將系統(tǒng)運行過程中實時估算的乘客人數(shù)和客流密度進行記錄,從而對客流特征進行統(tǒng)計.在積累了一段時間的樣本數(shù)據(jù)后,可以進一步開發(fā)基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的多維數(shù)據(jù)分析和挖掘功能.4)4)人員行為檢測分析地鐵監(jiān)控場景一般均為大場景下的監(jiān)控,即監(jiān)控的主體為大范圍區(qū)域,人體成像相對較小,但場景中某些個體的行為可能會影響到運營的正常進行.因此,需要對某些個體進行人員行為檢測分析,感興趣的人員行為包括閘機異常穿越、突然摔倒、打架檢測等.人員行為檢測分析主要應(yīng)用到了人體跟蹤的算法.市場上目前存在一些技術(shù),通過對人員特定行為的特征抽

10、取,簡化并量化了對異常穿越、打架等行為的定義,做到了可以對這類行為中的一些進行檢測.在人流稀疏的場景下,可以通過前景檢測得到運動物體,記錄設(shè)定區(qū)域內(nèi)的移動物體的軌跡、存在時間、速度等,再由設(shè)定的門限分析物體的屬性和行為.但是,在地鐵此類人員較密集的場合,經(jīng)常出現(xiàn)人和環(huán)境遮擋、人體運動等干擾情況,從而造成了跟蹤過程中的運動目標被跟丟、跟錯和多跟現(xiàn)象,目標跟蹤準確率大大降低了,與實際應(yīng)用中的要求還有較大的差距.3,3,適用于地鐵的智能視頻分析應(yīng)用系統(tǒng)的研究鑒于地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)進入網(wǎng)絡(luò)化階段,分析了網(wǎng)絡(luò)化的智能視頻分析應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu).應(yīng)用前景與效益預(yù)測利用視頻質(zhì)量分析進行入侵檢測的技術(shù)已較成熟,在

11、國內(nèi)外已有相關(guān)應(yīng)用案例.但對于地鐵而言,較多的平安區(qū)域通過其他的舉措,如加裝門禁系統(tǒng)、 屏蔽門系統(tǒng)等進行防護,對于此項應(yīng)用暫無迫切的需求.因此,對于此項應(yīng)用的場合和具體應(yīng)用方式需待新需求的提出再分析.隨著地鐵攝像機數(shù)量的不斷增長,其維護工作日趨繁雜,業(yè)界較多廠家均在開展視頻質(zhì)量分析的研究,局部應(yīng)用相對成熟.因此,可以進一步研究此項技術(shù)的應(yīng)用場景和目標,結(jié)合運營治理和維護保證過程中的需求,推進此項技術(shù)的應(yīng)用,不斷提升攝像機等的主動維護水平和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的可用性,充分發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用.對于客流統(tǒng)計分析與人員行為檢測,由于地鐵的攝像機安裝與客流特點,相關(guān)應(yīng)用需要區(qū)分多種場景,采用多重算法綜合來進行人體的跟蹤；并需要在計算的根底上,不