視頻圖像識(shí)別技術(shù)在高速公路隧道安全管理的應(yīng)用

摘要：由于高速公路隧道的道路情況復(fù)雜、環(huán)境相對(duì)封閉等特點(diǎn)，隧道中一旦發(fā)生事故，將極易造成人員傷亡、車輛損毀、交通堵塞以及產(chǎn)生二次事故等嚴(yán)重后果。本文通過采用基于視頻圖像識(shí)別技術(shù)的設(shè)備對(duì)通行隧道的車輛進(jìn)行監(jiān)測(cè)，尤其是?；愤\(yùn)輸車輛，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)車輛類型分布，對(duì)隧道內(nèi)車輛通行異常情況及時(shí)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)隧道日常運(yùn)營(yíng)管理要求。同時(shí)隧道內(nèi)發(fā)生事故時(shí)，系統(tǒng)可及時(shí)提供隧道車輛情況，為隧道內(nèi)應(yīng)急救援方案的制定與實(shí)施提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道;視頻圖像識(shí)別技術(shù)

一、系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路通車?yán)锍虅≡?，由于地理?xiàng)l件的限制，為保證高速公路線性指標(biāo)要求，隧道成為高速公路建設(shè)的唯一選擇。由于隧道的道路情況復(fù)雜、相對(duì)封閉等特點(diǎn)，一旦發(fā)生事故，極易造成人員傷亡、車輛損毀、交通堵塞、二次事故等嚴(yán)重后果。同時(shí)，隧道事故救援難度大，隧道內(nèi)車輛類型分布情況、?；奋囕v情況不能實(shí)時(shí)掌握，相關(guān)部門不能根據(jù)隧道內(nèi)情況采取相應(yīng)的救援策略，影響救援效率。

二、應(yīng)用方案

（一）方案概述

本方案通過在高速公路隧道入口、出口分別部署車輛視頻特征采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)通行隧道的車輛特征，并自動(dòng)識(shí)別車輛車牌、車型、軸型、軸數(shù)、輪數(shù)及?；奋囕v信息。對(duì)于危化品車輛，設(shè)備支持對(duì)危險(xiǎn)貨物品類進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別符合GB 6944-2012《危險(xiǎn)貨物分類和品名編號(hào)》標(biāo)準(zhǔn)。在隧道管理中心安裝高速公路隧道安全通行預(yù)警系統(tǒng)軟件，展示隧道通行狀態(tài)、隧道內(nèi)車輛類型分布情況、?；奋囕v情況，系統(tǒng)軟件建立預(yù)警模型，對(duì)隧道劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)自動(dòng)提示報(bào)警。

（二）系統(tǒng)功能架構(gòu)

隧道安全管理預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

（三）系統(tǒng)業(yè)務(wù)工作流程

隧道入口車輛特征識(shí)別設(shè)備對(duì)駛?cè)胨淼赖能囕v進(jìn)行檢測(cè)，識(shí)別車輛特征信息，并判斷車輛是否為?；愤\(yùn)輸車輛。隧道安全通行預(yù)警系統(tǒng)對(duì)隧道內(nèi)部車輛情況進(jìn)行展示，包括隧道內(nèi)車輛數(shù)量、?；奋囕v數(shù)量，及當(dāng)天通行車輛數(shù)量及危化品車輛數(shù)量。隧道出口車輛特征識(shí)別設(shè)備對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)，通過車輛特征信息進(jìn)行入、出口車輛匹配，包括車牌、車型、?；奋囕v特征結(jié)構(gòu)化特征及車頭、車側(cè)圖等。

隧道入、出口車輛匹配后，系統(tǒng)對(duì)隧道內(nèi)行駛緩慢、飽和度過高、通行滯留、車載物遺撒等情況進(jìn)行分析，并建立對(duì)應(yīng)的預(yù)警模型，判定隧道運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，通過顏色、聲效等方式及時(shí)提醒監(jiān)控員查看、確認(rèn)、處置。系統(tǒng)預(yù)警流程如圖2。

（四）系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖

隧道車輛特征識(shí)別設(shè)備包括車頭車牌圖像識(shí)別設(shè)備和門架車型識(shí)別設(shè)備，可安裝于ETC門架或L桿。車頭識(shí)別設(shè)備覆蓋2+1車道，車型識(shí)別設(shè)備覆蓋單車道。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝圖如圖3、4。

三、關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備

（一）關(guān)鍵技術(shù)

本方案運(yùn)用純視頻技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別，以每秒120幀的幀率實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過高幀率掃描手段獲取車輛完整側(cè)面信息，不受車輛長(zhǎng)度影響。

設(shè)備內(nèi)置高階圖像AI算法，通過背景分離算法實(shí)現(xiàn)車輛的分離，車輛分離準(zhǔn)確率高，獲取的車輛側(cè)面圖像清晰、完整。通過深度學(xué)習(xí)識(shí)別算法對(duì)車側(cè)圖像進(jìn)行車輪檢測(cè)、單雙輪識(shí)別、客貨識(shí)別等，輸出車輛車型信息。同時(shí)深度學(xué)習(xí)算法能提取、分析車輛側(cè)面輪廓、重要圖形、文字信息，進(jìn)而判斷車輛是否為?；奋囕v等特殊車輛類型。

隧道安全管理預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)，通過車輛多特征信息、時(shí)空信息等進(jìn)行車輛匹配，匹配率高。后臺(tái)算法具備圖片AI分析功能，自動(dòng)進(jìn)行圖像的自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)車輛遺撒物的檢測(cè)及預(yù)警。

（二）關(guān)鍵設(shè)備

門架視頻車型識(shí)別設(shè)備是遵循國(guó)家/行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)自主研發(fā)的車輛特征識(shí)別產(chǎn)品，采用視頻掃描方式進(jìn)行車輛側(cè)面特征的檢測(cè)，識(shí)別車輛車型、軸數(shù)、危化品車輛信息等，同時(shí)輸出車輛側(cè)面特征大圖，車輛側(cè)面特征清晰可辨識(shí)。

設(shè)備能適應(yīng)車輛高速通行場(chǎng)景，對(duì)車輛特征識(shí)別、?；奋囕v識(shí)別準(zhǔn)確率高。支持對(duì)車速低于220km/h的車輛進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別，全天候車輛捕獲率不低于99%，車型、軸數(shù)等車輛特征識(shí)別準(zhǔn)確率大于99%，?；奋囕v識(shí)別準(zhǔn)確率大于98%。

四、應(yīng)用效果

本系統(tǒng)用于隧道安全通行管理，通過對(duì)隧道入口、出口的車輛特征采集數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，確認(rèn)當(dāng)前隧道內(nèi)車輛、車型分布、?；奋囕v情況等，判斷隧道當(dāng)前是否存在行車緩慢、通行滯留、飽和度過高、?；奋囕v多、車載物遺撒等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，自動(dòng)提醒隧道運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，做到隧道事故提早發(fā)現(xiàn)、快速處理，降低隧道運(yùn)營(yíng)成本及風(fēng)險(xiǎn)。

通過系統(tǒng)平臺(tái)可以實(shí)時(shí)掌握隧道內(nèi)車型種類、車型分布、?；奋囕v情況，出現(xiàn)事故時(shí)，可以為救援計(jì)劃制定及開展提供依據(jù)及信息支撐，盡量減少事故造成的損失，減輕事故對(duì)隧道造成的不良影響。

五、結(jié)束語

隧道是事故高危路段，出現(xiàn)事故救援困難，容易造成嚴(yán)重的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，阻斷交通。本文運(yùn)用視頻創(chuàng)新技術(shù)手段，搭建隧道安全通行預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)隧道通行車輛類型分布及通行情況的分析，建立預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)隧道運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的自動(dòng)報(bào)警提醒，降低隧道運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，保證隧道行車安全。

同時(shí)，在隧道出現(xiàn)事故時(shí)，系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)可為救援決策制定提供信息支撐，提高救援速度，減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]《收費(fèi)公路車輛通行費(fèi)車型分類》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JT IT 489-2019 ）.

[2]盧士波， 黎明， 陳小佳，等. 高速公路隧道內(nèi)車輛異常的視頻圖像識(shí)別[J]. 交通科技， 2015（4）：4.

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[5]朱學(xué)慧. 基于圖像處理的公路隧道火災(zāi)檢測(cè)技術(shù)研究[D]. 中國(guó)計(jì)量大學(xué).

[6]張金輝， 劉明明. 無線視頻監(jiān)控技術(shù)在公路隧道施工中的應(yīng)用[J]. 河南科技， 2012（7）：1.

作者單位：季軍志? ? 安徽省交控建設(shè)管理有限公司

季軍志（1984.09.11-），男，漢族，安徽合肥，本科，高級(jí)工程師，研究方向：高速公路機(jī)電系統(tǒng)。