隨著我國高速公路的大量修建，對高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的需求越來越大，要求也逐步提高?？偟恼f來，由于我國在這方面的研究起步較晚，與國外存在著較大的差距，在高速公路上車檢器、攝像機(jī)、情報(bào)板的布設(shè)密度偏低。隨著高速監(jiān)控日漸高清化，高速公路監(jiān)控的重要性越來越深遠(yuǎn)，本文重點(diǎn)談?wù)摳咚俟废到y(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
高清化全面提升監(jiān)控品質(zhì)
如果說網(wǎng)絡(luò)化是單就高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的升級(jí)，那么高清化無疑是實(shí)實(shí)在在的畫質(zhì)革新。當(dāng)前，在大多數(shù)高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，圖像清晰度只有CIF、D1等畫質(zhì)效果，一旦接入后端存儲(chǔ)顯示設(shè)備，可呈現(xiàn)的清晰度恐怕還有提升的空間。而高清設(shè)備則不然，僅就前端采集的效果來看，高清攝像機(jī)對路網(wǎng)的過往車輛車牌號(hào)碼及局部特征均可進(jìn)行更細(xì)致的拍攝。對于視頻監(jiān)控而言，圖像清晰度是最關(guān)鍵也是最基本的需求。視頻監(jiān)控圖像越清晰，畫面細(xì)節(jié)越完整，智能分析功能的準(zhǔn)確度也越高。眾所周知，識(shí)別分析的前提是識(shí)別畫面能滿足識(shí)別條件的最小像素。當(dāng)目標(biāo)像素越大，識(shí)別越清晰，分析準(zhǔn)確度也更高。
簡而言之，智能分析功能的使用都是在圖像識(shí)別清晰的前提下進(jìn)行處理過濾。高清前端產(chǎn)品相對于標(biāo)清而言，在相同焦長及視場距離條件下，其單位面積的有效像素點(diǎn)更多，也就是能為視頻分析處理運(yùn)算提供更清晰的目標(biāo)信息，從而提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。無論是針對智能前置的分析模式還是后端平臺(tái)分析處理，高清畫質(zhì)都是提高智能分析準(zhǔn)確性的重要因素。由此可見，高清畫質(zhì)不僅是單一的視覺效果上的滿足，同時(shí)，也能為智能分析提供更有用的分析環(huán)境。
時(shí)下，對于高清監(jiān)控的真正認(rèn)可，多是指整體高清的概念，即由高清前端設(shè)備、高清存儲(chǔ)、高清管理平臺(tái)、高清解碼、高清顯示等各環(huán)節(jié)組成的系列高清。整體高清系統(tǒng)是對現(xiàn)場畫面的真實(shí)還原，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的缺失，均不足以呈現(xiàn)完全意義上的高清。如顯示環(huán)節(jié)，高清顯示設(shè)備對比標(biāo)清顯示設(shè)備，其能更優(yōu)質(zhì)的處理前端采集的畫面。高清顯示設(shè)備所具有的動(dòng)態(tài)超解像技術(shù)，通過對每個(gè)圖像幀的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、處理，將低解析度圖像處理成高清影像后進(jìn)行顯示。此外，針對高速公路行業(yè)高速運(yùn)動(dòng)的物體解像，高清顯示設(shè)備可通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)是以先前的局部圖像來預(yù)測、補(bǔ)償當(dāng)前的局部圖像，從而消除圖像出現(xiàn)的鋸齒、拖尾現(xiàn)象，使畫面更為流暢清晰。因此，整體高清才能做到高清畫面從一而終的采集還原。
可以看到的是，市場上現(xiàn)有的高清設(shè)備已琳瑯滿目，高清整體解決方案也較為多元。針對現(xiàn)有的高速公路安防系統(tǒng)，可選擇以下幾種模式進(jìn)行系統(tǒng)搭建或改造：一、整體HD-SDI或整體網(wǎng)絡(luò)高清解決方案；二、HD-SDI及網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品的混合應(yīng)用與系統(tǒng)組成；三、模擬、HD-SDI、網(wǎng)絡(luò)高清產(chǎn)品的綜合解決方案。HD-SDI系統(tǒng)能較好完成高清圖像的采集、無延時(shí)傳輸及無失真高清顯示等環(huán)節(jié)，而網(wǎng)絡(luò)高清系統(tǒng)則可以更便捷的進(jìn)行平臺(tái)的搭建和系統(tǒng)的管理與分配。當(dāng)項(xiàng)目建設(shè)中監(jiān)控點(diǎn)間的距離小于100米，整套系統(tǒng)則可采取整體HD-SDI系統(tǒng)，通過同軸電纜或光端機(jī)直接接入高清矩陣，并輸出顯示。此種模式適用于中小型高速公路監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的高清改造，其在保留原有模擬系統(tǒng)的布線狀態(tài)下，更新設(shè)備即可，滿足用戶的習(xí)慣性需求。若采用HD-SDI與網(wǎng)絡(luò)高清監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的模式，則可在HD-SDI產(chǎn)品完成采集傳輸、顯示后將前端的SDI非壓縮高清視頻信號(hào)壓縮編碼之后，打包成IP數(shù)據(jù)傳輸共享及并進(jìn)行存儲(chǔ)。其在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的架構(gòu)下，可進(jìn)行龐大靈活的系統(tǒng)管理、便捷的遠(yuǎn)程訪問以及大平臺(tái)的組建，同時(shí)通過采用HD-SDI的高清視頻監(jiān)控畫面，將整套系統(tǒng)的監(jiān)控效果推向極致。
國外高速公路監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀
在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域，美、加、歐、日等國家走在世界的前列。美國自20世紀(jì)50年代開始大規(guī)模修建高速公路，1960年以后把注意力集中在高速公路的運(yùn)行和管理上，芝加哥、休斯頓、洛杉磯、紐約等一些主要城市的高速公路都設(shè)置了不同規(guī)模的監(jiān)視控制系統(tǒng)。芝加哥在1961年制定了區(qū)域高速公路監(jiān)視計(jì)劃，采用存在型車輛檢測器獲得的數(shù)據(jù)來研究高速公路上的一些交通現(xiàn)象。1962年在阿依贊快速公路的兩端設(shè)置了監(jiān)視系統(tǒng)，安裝了近700只環(huán)形線圈車輛檢測器，用電話線與中心計(jì)算機(jī)連接，全線安裝了300部緊急電話，配置了25輛巡邏車，并在4處設(shè)置了道路信息板。在中心控制室里有圖形顯示器，顯示全線交通情況。1965年又通過車輛檢測器、遙測裝置和電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)地控制入口匝道處的交通量和信息標(biāo)志，從而達(dá)到了線路的最佳運(yùn)行狀態(tài)。
在歐洲，也有許多國家在高速公路上配置功能完善的監(jiān)視控制系統(tǒng)。意大利的那不勒斯收費(fèi)公路上的TANA系統(tǒng)就是一個(gè)典型例子。該公路全長20km，雙向6車道。TANA系統(tǒng)在公路和匝道上安裝了大量的車輛檢測器，氣象監(jiān)測器，道路信息板。在控制室里圖形顯示面積為4.smx2.sm，顯示板上共有767只顯示燈，形象的表示出交通狀態(tài)信息。全系統(tǒng)采用了3臺(tái)計(jì)算機(jī)，雙機(jī)備份，因而大大減少了停機(jī)時(shí)間。其他國家如德國英國等也都在高速公路上設(shè)置了類似完善的監(jiān)控設(shè)施。高速公路實(shí)時(shí)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)給這些國家?guī)砹撕芨叩纳鐣?huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
日本高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的研究是從1968年開始的。日本高速公路監(jiān)控系統(tǒng)采取三級(jí)管理體制。全國共有6個(gè)管理局，每個(gè)局下屬若干個(gè)管理處，對所管轄外場終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。由于日本的地形和國土面積的限制，高速公路因車輛過多造成的片段堵塞占全部堵塞的3/4，因而日本高速公路交通管制系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)是以正確把握交通狀況為先決條件，通過設(shè)置各種形式的車輛檢測器檢測通過的車輛數(shù)目，并計(jì)算出速度、密度和占有率等交通參數(shù)，借助緊急電話、巡邏車和閉路電視等對交通狀況進(jìn)行監(jiān)視。
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