视频交通事件检测器系统方案.docx
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视频交通事件检测器系统方案
VTD3000视频交通事件检测系统应用方案
深圳市哈工大交通电子技术有限公司
1.概述
“VTD3000视频交通事件检测器”采用全画面多目标跟踪与识别技术，综合处理和分析来自道路监控摄像机的视频图像，对道路交通事件以及过程进行实时检测、报警、记录、传输、统计，同时检测和统计道路交通流参数。
所检测的交通事件包括停车、逆行、抛撒物、拥堵、烟雾和火灾、碰撞、行人等。
当检测到交通事件后，VTD3000视频交通事件检测器能够记录事件发生时刻前后各一段时间的视频图像，同时发出报警信息。
所检测的道路交通流参数包括：
车流量、平均车速、占有率、车头时距、车辆长度分类等。
VTD3000视频交通事件检测器的核心技术是动态多目标识别与跟踪。
深圳市哈工大交通电子技术有限公司（以下简称：
哈工大交通）充分利用哈尔滨工业大学多年来在图像制导、空间卫星对地观测等方面所积累的视频图像处理技术优势，采取基于自适应模型的目标和背景分离技术、模板自动获取及匹配技术，对画面内的每个目标进行轨迹跟踪和特征识别，通过对目标运动轨迹和多维特征的分析，实现对多种交通事件的检测。
该产品科技含量高、技术成熟、性能稳定、可靠，在高速公路、城市快速路、隧道、桥梁等智能化管理系统中得到成功应用。
是本公司用于“VTD3000视频交通事件检测器”的注册商标。
亦是本公司的注册商标。
2.视频交通事件检测系统的组成结构
2.1系统组成结构
采用哈工大交通公司的VTD3000视频交通事件检测器构成如图1所示的“道路视频交通事件检测系统”。
该系统主要由摄像机、视频信号传输与分配系统、VTD3000视频交通事件检测器、网络传输设备、视频交通事件数据服务器、管理客户端以及运行其中的视频交通信息采集系统管理软件等部分组成。
图1视频交通事件检测与分析系统组成结构
2.2系统组成特点
视频交通事件检测器系统中分析仪支持集中式和分布式安装方式，事件分析仪可集中指挥中心安装也可分路段安装在各管理分中心，具有以下特点：
（1）综合性、兼容性好
传统的交通事件检测系统只支持固定式枪机并需要配置检测线圈的支持，此系统采用全画面自动跟踪车辆检测技术实现枪机和云台摄像机视频源的各事件检测，能满足不同视频设备事件检测的需要。
（2）灵活性、适应性强
分析仪支持集中式和分布式安装方式，事件分析仪可分路段安装在各管理分中心系统中任何信息点都能连接不同类型的终端设备，当设备数量和位置发生变化时，只需采用简单的插接工序，实用方便，其灵活性和适应性都强、且节省工程投资。
（3）便于今后扩建和维护管理
视频交通事件检测器系统在同一局域网内工作，各台检测分析仪自成独立检测系统，在改建或扩建时互相不会影响。
视频交通事件检测器系统的所有布线部件采用积木式的标准件和模块化设计。
因此，部件容易更换，便于排除障碍，且采用中心集中管理方式，有利于分析、检查、测试和维修，节约维护费用和提高工作效率。
（4）技术经济合理
视频交通事件检测器系统各个部分都采用标准化部件，并按照标准施工和严格检测，保证系统技术性能优良可靠，满足目前和今后事件检测需要，且在维护管理中减少维修工作，节省管理费用。
各通道检测视频可根据需要更换检测点，事件类型也可根据需要增减检测事件类型。
2.3摄像机
摄像机作为图像传感器直接获取道路监控的图像，图像通过视频信号传输与分配系统传输到监控中心后以模拟信号的形式被馈送到视频交通事件检测器中。
2.4视频信号传输与分配系统
视频信号传输与分配系统包括两个部分，一个是远程图像传输系统，一个是图像分配系统。
远程图像传输系统把外场的监控图像通过光纤通信网传输到监控中心。
远程图像传输系统可以采用点对点拓扑结构，也可以采用总线式（或者称为节点式）拓扑结构。
远程传输的信号形态可以是数字压缩视频流或者非压缩数字视频流，也可是模拟信号形式。
图像分配系统是把进入监控中心的图像信号根据系统的总体要求馈送到不同的应用系统之中。
对于VTD3000视频交通事件检测器来说，图像分配系统需要把外场的每一路图像转化为模拟视频信号馈送到VTD3000视频交通事件检测器的输入端。
2.5VTD3000视频交通事件检测器
VTD3000视频交通事件检测器是整个系统的核心设备，它采用一台19吋1U定制工业级服务器以及1～8路实时图像数字化模块构成专用的图像处理硬件平台，图像数字化模块把输入的模拟视频信号转化为数字图像信号供视频交通事件检测软件进行分析；操作系统采用嵌入式Linux以使系统能够从根本上提供抗计算机病毒侵扰的能力；视频交通事件检测器的处理软件是哈工大交通研发的“交通流交通事故视频检测软件”，该软件对数字图像进行处理和分析并从中检测交通事件，并对交通事件进行报警、事件过程录像、图像存储等，同时能够检测交通流参数。
2.6视频交通事件数据服务器
视频事件检测数据服务器设置在监控中心，主要作为数据库服务器使用，用来存储交通事件图像记录、交通流参数的统计数据等。
当系统所需要的数据存储量很大时，建议在总体上采用磁盘阵列。
2.7以太网交换机
以太网交换机为视频事件检测分析仪和视频事件检测服务器以及其他应用设备提供互联。
根据系统的容量，可以选择10/100M自适应以太网或者千兆网。
2.8管理客户端
管理客户端的主要任务是对视频交通事件检测器进行管理。
主要包括：
⏹与视频交通事件检测器通讯
⏹视频交通事件检测器工作参数设置
⏹视频交通事件检测器工作状态监测
⏹查询、导出视频交通事件检测器上存储的交通事件录像和交通流参数，根据设置将这些信息存储到视频交通事件数据服务器中
⏹响应视频交通事件检测器的报警信息，并对报警信息进行处理
⏹系统权限设置与操作日志管理
3.1VTD3000视频交通事件检测器简介
VTD3000视频交通事件检测器采用一台19吋1U定制工业级服务器以及1～8路实时图像数字化模块构成专用的图像处理硬件平台。
图像数字化模块把输入的模拟视频信号转化为数字图像信号供视频交通事件检测软件进行分析。
操作系统采用嵌入式Linux，从而使系统能够从根本上具有抵抗计算机病毒侵扰的能力。
视频交通事件检测器的处理软件是哈工大交通研发的“交通流交通事故视频检测软件”，该软件对数字图像进行处理和分析并从中检测交通事件，并对交通事件进行报警、事件过程录像、图像存储等，同时能够检测交通流参数。
VTD3000视频交通事件检测器能够实时监测设备的工作状态、视频信号输入状况、设备的网络地址等状态信息以及某些故障信息，当发现故障时可以及时发出报警信息。
CPU采用热传导方式散热，工作噪音低、功耗小。
由于采用了无风扇设计，去除了故障率高的机械转动部件，使整机的可靠性大大提高。
图2VTD3000视频交通事件检测器
3.2VTD3000视频交通事件检测器的功能
3.2.1交通事件检测与报警功能
VTD3000视频交通事件检测器可以在高速路、隧道环境下根据用户的要求按车道、方向检测以下交通事件：
●车辆驶出道路
●停车
●车辆超速
●车头时距过小
●车辆慢行
●车辆逆行
●交通拥堵
●交通事故
●非机动车
●行人
●抛撒物
●车辆排队超限
●烟雾和火灾
并且在多种事件并发情况下，能够根据优先级的设置分级处理和报警，防止对同一事件重复报警。
3.2.2交通事件图像自动录像功能
当VTD3000视频交通事件检测器监测到交通事件时，可以根据用户的预先设置自动记录在交通事件发生那一时刻之前和之后各一段时间的连续图像，并把图像存储在VTD3000设备中。
所记录的图像时间是交通事件发生那一时刻之前和之后各一段时间的总和。
前后时间段的长度可以由用户在客户端管理软件中设置。
事件录象可以按摄像机、按事件类型、按时间归档、存储、由中心管理系统统一调用。
另外，VTD3000视频交通事件检测器还支持：
Ø事件事故发生时自动录像
Ø永久录像
Ø管理员录像
Ø多摄像机录像模式
Ø外部触发录像
Ø录像时间、录像方式可选
3.2.3交通参数异常报警功能
当车辆速度或者排队长度超过设定的阈值时，将向用户发出报警信息。
3.2.4设备工作状态自检测和报警功能
VTD3000视频交通事件检测器能够检测自身的工作状态，包括网络通信状态、视频输入状态、图像丢失与恢复信息等等。
当工作状态出现异常时，VTD3000视频交通事件检测器能够向客户端管理软件发出报警信息。
3.2.5交通参数检测与统计功能
VTD3000视频交通事件检测器在完成交通事件检测的同时，还能够对检测断面的交通参数进行检测，这些参数包括：
（1）实时数据
●车辆计数
●瞬时速度
●车辆长度
●排队长度
（2）统计参数
●车流量
●平均速度
●占有率
●车头时距
●车间距
●车辆长度分类
●行车时间
统计的时间间隔可以在30秒~60分钟范围内由用户设置，每个时间间隔结束，车辆计数归零。
3.3VTD3000视频交通事件检测器的产品规格
表1列出了VTD3000视频交通事件检测器的产品规格。
表1产品规格
产品型号
VTD3000
视频输入数量
1～8路
视频输入信号制式
PAL-D复合视频
视频输入接口形式
75ΩBNC
中央处理器
Intel（R）Core（TM）2Duo4核2.66G以上
内存
DDR22G，可扩展
网络
2×RS232、2×10/100/1000M以太网，RJ45接口
硬盘
SATA2320G，可扩展
其他外部接口
1个RS232串口
4个USB2.0端口
1×显示输出端口
1×PS/2键盘连接端口
1×PS/2鼠标连接端口
1×ECP并行端口
1×VGA端口
报警输出接口
额定电压与功耗
220VAC/200W
工作电压范围
180～260VAC
外形尺寸
19”标准1U标准机架式结构，具体尺寸：
380×430×43.4mm3（不含侧面安装法兰）
380×482.6×43.4mm3（含侧面安装法兰）
MTBF
50000小时
操作系统
RedHat®Linux7.0以上。
3.4VTD3000视频交通事件检测器的性能指标
3.4.1交通流检测指标
1）实时数据检测精度
●平均车速：
＞98%
●车型分类：
（特大、大、中、小、微型）分类准确度>95%
2）统计数据检测精度
●平均车流量：
＞98%
●平均车速：
＞98%
●平均时间占有率：
＞98%%
●平均车头时距：
＞98%
●平均车间距：
＞98%
●车型分类：
（特大、大、中、小、微型）分类准确度>95%
3.4.2交通事件检测性能
1）交通事件检测准确率
●停车/慢行检测率：
≥99%
●车辆超速检测率：
≥99%
●逆行检测率：
≥99%
●隧道内烟雾火焰检测率：
≥99%
●车辆着火检测率：
≥99%
●抛洒物检测率：
≥99%
●拥堵检测率：
≥99%
●车辆排队超限：
≥99%
●非机动车辆轨迹跟踪检测≥98%
●行人检测：
≥99%
●车辆变线：
≥99%
烟雾：
有烟雾发生时可发出预报警和报警，预报警和报警的灵敏度分为20级可设置
2）交通事件检测的响应时间
●平均检测时间≤10秒且可调；
●拥堵检测报警时间：
可选10秒或20秒可调；
●车辆停驶检测报警时间：
可选10秒或20秒可调；
●行人和车辆抛洒物碎片检测报警时间：
默认10秒可调；
●火灾检测报警时间：
默认20秒可调；
3）误报率
●误报率：
每台摄像机平均每40天不超过1次（标准环境）
4）学习时间
●PTZ摄像机回到预置位（或者转动后所停止的位置能够包含所欲监测的道路范围）的学习时间：
10～80秒
3.4.3压缩和存储
●每路视频H.264压缩，帧率25帧/s，格式CIF
●每通道不低于72小时
●支持事件触发录像方式，事件前后3～10分钟可设，最小时间间隔1分钟
3.4.4视频信号输入
●视频信号输入数量：
1～8路模拟视频信号
●视频信号接口标准：
75ΩBNC
●图像信号制式：
PAL-D制式复合视频，Vp-p>0.6V
●支持PTZ云台式摄像机和固定式摄像机
3.4.5数据输出
检测数据和图像记录通过100/1000M以太网传输。
在正常情况下，信息存储在本地设备中。
3.5VTD3000视频交通事件检测器的特点
3.5.1结构特点
1）采用1U定制工业级服务器结构，性能稳定、可靠性高；
2）采用热传导方式而不是机械式的风扇散热，散热性能好；
3）质量轻，可以不使用复杂的导轨即能够可靠安装；
3.5.2技术特点
1）全画面多目标检测：
采取基于自适应模型的目标和背景分离技术、模板自动获取及匹配技术，对画面内的每个目标进行轨迹跟踪和特征识别，通过对目标运动轨迹和多维特征的分析，实现对多种交通事件的检测；自适应模型的目标和背景分离技术可以支持云台摄像机的转动，转动停止时能够自动获取道路背景；
2）采用Linux操作系统，比Windows2000Professional或XP抗病毒能力强、稳定性更好；
3）支持PTZ摄像机且学习时间短，能够在PTZ摄像机恢复到预置位（或者转动后所停止的位置能够包含所欲监测的道路范围）后的10～80秒的时间内自动获得背景并开始进行交通事件检测；
4）全天候检测功能：
在昼、夜、雨、雪、雾及各种气候条件下，均可有效实现交通事件检测和交通流参数检测；
5）具有自诊断和故障报警功能：
当发生视频信号丢失、移位、网络通信、资源占用、设备工作错误等故障时，能够自动记录故障信息并报警。
如果网络通信正常，则可以把故障信息发送到管理客户端；
6）具有事件事故联动报警功能：
本系统可以与闭路电视系统进行联动，在事件发生时，可以将视频图象及报警区域图象直接切换至中心或者分中心监视器上显示。
4客户端管理软件
4.1客户端的运行环境要求
4.1.1客户端的硬件要求
序号
配置名称
配置说明
1
CPU
Intel Pentium41.7G或以上
2
内存
DDR512或以上
3
主板
基于INTEL945G、G31或G33芯片组的品牌主板
4
显卡
集成显卡或基于NVIDIA\ATI主流芯片组的品牌显卡,64M显存
5
声卡
主板集成
6
硬盘
SATA2320G以上
7
光驱
如果备份需求，请配置DVD刻录机或其他备份设备
8
显示器
1920×1200高清LCD显示器
9
网络要求
100/1000MBASE-T自适应以太网
10
操作系统
WindowsXPsp2
11
外围设备
键盘、鼠标、显示器
4.1.2客户端的配套软件要求
●Excel表格处理程序
安装常用办公软件，用来处理Excel文件，如Office2000或以上。
●视频播放插件
安装海康视频播放插件，以便于播放数字视频流。
4.2客户端管理软件的功能
客户端管理软件的正式名称为“视频交通信息采集系统管理软件”。
其主要功能是：
●与VTD3000视频交通事件检测器通讯；
●配置、查询、管理VTD3000视频交通事件检测器的工作参数；
●接受来自VTD3000视频交通事件检测器的报警信号，并对报警信息进行响应；
●查询、回放、导出VTD3000视频交通事件检测器临时存储的交通事件录像，并对交通事件进行处理；
●将所处理的交通事件信息（包括图像信息、数据信息）、交通流参数信息传输到视频交通事件数据服务器中的数据库中；
●对交通事件和交通流参数进行统计分析，并以图表方式输出；
●可以实现交通量调查分析；
●提供系统的分级管理和人机界面；
●具有虚拟车辆检测器的设置功能，可在监控管理站直接操作设置，每个虚拟车辆检测器代表一个区域，任何一个区域都可以模拟一个感应线圈。
4.2.1客户端管理软件的界面表现形式
HITE的交通事件系统管理软件平台可以提供地图工作模式和模拟大屏幕工作模式。
4.2.1.1电子地图显示方式
电子地图显示方式常用于参数的设置、信息查询、检索等。
图3电子地图显示模式
4.2.1.2虚拟大屏显示方式
虚拟大屏显示方式常用于正常的事件监控和交通参数检测状态。
图4虚拟大屏显示模式
4.2.2视频交通事件检测器工作参数设置
客户端管理软件能够根据需要对选定VTD3000视频交通事件检测器进行工作参数的远程配置、修改、更新、存储以及查询。
图5视频交通事件检测器基本工作参数设置
其他工作参数包括：
●分析仪的基本信息设置，包括分析仪的网络地址、摄像机编号与说明信息、分析仪对应的事件检测服务器名称和网络地址等；
●检测事件的种类；
●检测灵敏度；
●检测区域设置；
●报警优先级设置；
●图像记录长度设置；
●交通流参数检测种类；
●交通流参数异常报警种类和阈值；
●交通流参数统计时间间隔；
●系统时间校时；
等等。
4.2.3交通事件报警响应和处理
当检测到交通事件并且符合设定的报警条件时，VTD3000视频交通事件检测器把报警信息通过网络上传到管理客户端上。
客户端管理软件收到报警信号后，在屏幕上显示报警信息（在地图模式下，某个摄像机的图标闪烁；在虚拟大屏模式下，发生事件报警的那路图像在屏幕上以另外的叠加颜色闪烁）并发出声音。
管理人员收到报警信息后，可以进行相应的处理和响应操作，完成对事件的接处警。
图6交通事件报警响应和处理
4.2.4人工录像操作
在系统管理软件的平台上，可以选择任意一路摄像机的图像进行人工录像，人工录像的时间可以手工控制。
4.2.5交通事件录像的查询和回放
在客户端管理软件平台上，可以按时间、摄像机编号、事件类型等条件对交通事件录像记录进行查询，然后可以选择关心的记录进行事件回放。
图7拥堵交通事件回放
4.2.6交通事件录像的存储
在客户端管理软件平台上，可以把存储在VTD3000视频交通事件检测器上的交通事件录像通过网络或者其他方式存储到视频事件数据服务器中的数据库中。
4.2.7交通流参数统计与图表显示
在客户端管理软件平台上，可以按时间、监测断面等条件对交通参数的统计数据进行检索，并且可以通过图表方式直观地显示。
可以采用曲线、饼状图、柱状图的方式显示。
图8交通参数统计曲线
4.2.8日志管理与远程维护
客户端管理软件具有日志管理功能，可以通过日志察看管理人员的操作以及处理过程。
另一方面，客户端管理软件可以通过网络方便地查询、监控VTD3000视频交通事件检测器的工作状态，并能够对VTD3000视频交通事件检测器的工作参数进行远程管理和维护。
图9日志查询
4.2.9权限管理
在客户端管理软件平台上，可以根据不同的用户级别设定工作权限，实现分层管理以保证系统和设备的安全。
图10权限设置
4.3客户端管理软件的特点
（1）用户权限管理功能——分为超级用户、设备管理员、监控员、事件处理员四种角色管理，可以单独设置也可以组合设置；
（2）虚拟大屏显示功能——可以实现摄像机集中管理，单屏可同时浏览多达128路视频，多于128路时能够分页显示，且单屏显示的数量可以调整。
每路视频可显示事件状态、图像状态，可以手动录像；
（3）电子地图显示功能——点线结合、一目了然地全览整个监控范围内各监测点交通事件的发生、交通流状态以及空间分布情况（流量、事件、设备状态实时信息和一天统计信息）；
（4）提供丰富事件处理流程，事件管理员可以事件影响范围、事件成因进行查看，将处理意见与事件一起保存；
（5）对历史交通事件和交通流数据进行管理，对历史交通事件能够实现查询、回放、处理、导出等业务操作；
（6）交通调查数据管理模块能够对交通流参数进行统计分析和处理，提供了交通流量调查、速度调查、比重调查等相关的数据分类分析。
（7）支持路段和整条道路两级管理。
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