精确视频分析和大数据在城市交通管理中的应用课件.ppt

1、精确视频分析和大数据在城市交通管理中的应用ITS“数据”是支撑电警卡口六合一监控基础数据管理平台违法取证管理平台稽查布控管理平台设备运维管理平台拥堵指数管理平台卡口平台特勤平台诱导平台监控平台数据采集：精确性大数据：关联价值ITSA.采集方式的分析B.原有视频的应用C.现有视频的发展D.大数据时代趋势E.交通大数据意义F.大数据平台架构(接入、分析、应用)G.交通数据大融合目录 CONTENTSITS采集方式的分析磁频采集流量测量触发视频波断采集速度测量触发视频信息完整性视频采集数据挖掘分析触发视频这些年，视频分析技术的发展，使其功能度、准确性不断提升，成为主流的采集方式。+信息完整信息精准I

2、TS原有视频的应用实时监控事后取证数据挖掘分析交通仿真、预测诱导改善视频分析技术的提升，从视频资源中挖掘出结构化数据，与其它交通数据关联，形成行业解决方案，提升使用价值。技术发展趋势核心算法和算法技巧上的精益求精产品形态紧贴业务和工程需要为行业量身定制整体解决方案上世纪90年代2002年2008年当前未来当前未来模拟监控数模监控网络监控全数字化网络监控VCR本地化模拟图像DVR本地化数字图像前端网络数字化流媒体全IP图像数字化标准化多元接入智能化管理人工监控事后取证简单抓拍ITS现有视频的发展-目标ITS以交通业务为中心从视频资源全面抽出并能智能分析数据看得见+看得清量化+全局把握高效的共享与

3、预防1、覆盖度提升2、全面抽取信息3、信息业务分类4、各信息统一接口5、交通大数据全面整合无处不在的感知智能分析与诱导能力1能力2能力31，结合业务，事前风险分析2，智能分析各路网流量，提供平衡建议3，实施智能实时诱导1、依据交通历史数据，分析交通规律模型2，按照用户群，实时分类共享3，完成交通各部分间的协作ITS现有视频的发展-无处不在的感知核心视频分析算法视频录像符号化建筑物及人员信息：n 每帧视频中，建筑物的状态检查n 人员聚集区人员数量，群体运动趋势n 路口行人位置、行进方向n 车辆信息：n 每帧视频中，监测方向车辆数量n 在号牌最佳拍摄位置，提取号牌信息n 每辆车位置、车速、到相机距

4、离n 车牌号码、车牌颜色、车身颜色n 道路信息：n 多组信号灯的颜色、持续时间n 当前帧信号灯亮、灭状态 对海量视频进行视频符号化处理，把视频中的建设物、桥梁、车辆、车牌、车道、位置、信号灯状态等信息进行特征单元分解，形成基础图像符号化数据，同时形成运动目标的运行状态数据，完成海量视频分析的核心数据信息。行业应用过程中根据不同的业务需要，输出针对不同目标物的火灾、交通违法记录、通行记录照片和交通流量、速度记录等交通基础数据。全面抽出并智能分析完成视频数据到结构化数据转变ITS现有视频的发展-应用拥堵指数感知城市交通态势分析形成历史交通规律市民选择合理出行路线均衡路网压力提供道路规划依据信息分类

5、共享车辆行车轨迹OD出行分析围捕嫌疑车辆分析城市交通规律提供合理出行建议视频浓缩依据关键信息，视频浓缩智能筛选，提升效率ITS大数据时代趋势2011年-2015年全球数据增长量数据来源：CCID Consulting 大数据包括：社交媒体、移动设备、科学计算和城市中部署的各类传感器等等，其中视频又是构成数据体量最大的一部分。大数据时代已经到来 城市视频监控的快速发展 海量视频存储和挖掘分析是大数据的重要命题2011 年全球出货摄像机2646万台。预计到2015年出货量达5454万台。以1080P为例，在4Mbps的码率：每日数据量超PB 5000路*4Mbps*24小时*60分钟*60秒 30

6、天以上的保存要求超50PB 5000路*4Mbps*24小时*60分钟*60秒*30天 如果把海量监控视频比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于如何让数据会“说话”。如何将海量的数据变成落地民生，利于打击犯罪或测定实时交通路况正是“海量视频”盛行的本质。经过采集后的视频进行数据的分析和挖掘，最终进行可视化的呈现，在大数据的发展趋势下，对海量视频监控数据的存储和管理是当下各大厂商积极探索的命题之一。ITS交通大数据意义电子警察信号控制交通卡口交通监控断面建设掌控车流量上传公安部卡口系统复杂违法抓拍路口严管态势功能单一看得见+看得清量化+全局把握海量视频挖掘分析（交通应用）：现状：传感设备

7、多样，标准不统一，数据不准确，难融合。目标：通过海量视频信息挖掘分析完成交通态势评估，以视频为主进行交通信息采集，避免重复建设。交通实施监控人工抓拍大屏显示（指挥控制）自建流量采集线圈/雷达/RFID视频（自建）海量视频挖掘分析（刑侦应用）：现状：海量视频数据，人眼盯防尴尬；如何防范于未然。目标：智能视频分析-有效预防 主动防范 反恐防盗监控安全 切换屏幕，人眼盯防事后诸葛亮，查证耗时监控效率低下看得着，看不清 智能视频分析：摄像机+大脑事前预警事中处理事后取证防范威胁目标识别跟踪，报警传统视频监控全过程视频监控，提高监控效率ITS大数据平台架构“三层”+两个体系综合应用管理平台综合应用管理平

8、台设备运维管理系统设备运维管理系统违章数据统计车辆行驶轨迹回放数据捕获量分析卡口数据统计各岗间速度分析视频数据管理套牌车识别及追踪黑名单车辆布控.工程进度跟踪管理统计设备在线率卡口捕获量分析建设质量数据分析设备维修及时率移动终端办公上传数据分析统计多维度数据显示.智能高清视频采集系统卡口违法事件流量录像其它系统违章算法轨迹跟踪流量检测卡口布控排队长度车型识别号牌识别.既有采集系统六合一平台交通指挥系统信息灯控制系统警务通数据交数据交换体系换体系安全保安全保障体系障体系元数据标准代码规范数据接口规范数据存储规范数据存储规范权限规范数据共享规范数据保密规范安全认证数据资源安全应用安全规则系统安全规

9、则网络安全规则物理安全规则入侵保护热备份通行记录管理系统通行记录管理系统稽查布控管理系统稽查布控管理系统行驶轨迹追踪系统行驶轨迹追踪系统监控视频管理系统监控视频管理系统HbasePgsqlITS大数据平台架构两层体系标准是各系统间数据交互的保障。综合应用管理平台综合应用管理平台设备运维管理系统设备运维管理系统违章数据统计车辆行驶轨迹回放数据捕获量分析卡口数据统计各岗间速度分析视频数据管理套牌车识别及追踪黑名单车辆布控.工程进度跟踪管理统计设备在线率卡口捕获量分析建设质量数据分析设备维修及时率移动终端办公上传数据分析统计多维度数据显示.智能高清视频采集系统卡口违法事件流量录像其它系统违章算法轨迹

10、跟踪流量检测卡口布控排队长度车型识别号牌识别.既有采集系统六合一平台交通指挥系统信息灯控制系统警务通数据交数据交换体系换体系安全保安全保障体系障体系元数据标准代码规范数据接口规范数据存储规范数据存储规范权限规范数据共享规范数据保密规范安全认证数据资源安全应用安全规则系统安全规则网络安全规则物理安全规则入侵保护热备份通行记录管理系统通行记录管理系统稽查布控管理系统稽查布控管理系统行驶轨迹追踪系统行驶轨迹追踪系统监控视频管理系统监控视频管理系统HbasePgsql数据交换体系安全保障体系内容1.通用安全性 2.业务信息保密性3.业务服务保证性4.业务安全绩效性两层体系标准内容1.信息资源标准规范2

11、.元数据标准规范3.信息分类及编码标准规范4.数据交换标准规范5.信息服务标准规范1，保证信息的交互的便利性2，加强各系统内部信息的安全性3，易于管理、易于维护、易于扩展4，保证系统间协作的稳定性体系标准的建立ITS综合应用管理平台综合应用管理平台设备运维管理系统设备运维管理系统违章数据统计车辆行驶轨迹回放数据捕获量分析卡口数据统计各岗间速度分析视频数据管理套牌车识别及追踪黑名单车辆布控.工程进度跟踪管理统计设备在线率卡口捕获量分析建设质量数据分析设备维修及时率移动终端办公上传数据分析统计多维度数据显示.智能高清视频采集系统卡口违法事件流量录像其它系统违章算法轨迹跟踪流量检测卡口布控排队长度车

12、型识别号牌识别.既有采集系统六合一平台交通指挥系统信息灯控制系统警务通数据交数据交换体系换体系安全保安全保障体系障体系元数据标准代码规范数据接口规范数据存储规范数据存储规范权限规范数据共享规范数据保密规范安全认证数据资源安全应用安全规则系统安全规则网络安全规则物理安全规则入侵保护热备份通行记录管理系统通行记录管理系统稽查布控管理系统稽查布控管理系统行驶轨迹追踪系统行驶轨迹追踪系统监控视频管理系统监控视频管理系统HbasePgsql如何完成对现有设备的利用，避免重复建设?1，设备多样性：历史建设因素，传感设备多样，标准不统一，数据不准确，难融合。2，厂商多样性：各厂商之间标准不统一，数据接入困难

13、。3，系统多样性：各平台系统只兼容某些设备和厂商，导致数据无法整合。目标：如何完成对现有设备的利用，避免重复建设。大数据平台架构数据接入ITS大数据平台架构数据接入智能高清视频智能高清视频采集系统采集系统卡口 智能高清视频采集系统智能高清视频采集系统新型的一体化的系统，从视频中智能分析出结构化信息数据，存入数据库，供数据分析用。既有采集系统既有采集系统交警内部系统中接入的数据。其它系统其它系统：交通相关联的外部系统的数据接入。违法事件流量录像既有采集系统既有采集系统六合一平台交通指挥系统信号灯控制系统警务通其它系统其它系统浮动车数据违法数据事故数据流量数据手机信令人口数据车辆数据驾驶员数据数据

14、接入包括以下几种数据：ITS大数据平台架构数据接入统一接口、信息映射车辆信息车牌车型颜色车标车牌识别车牌车型识别车型对象提取对象编号运动轨迹识别轨迹信息时间差位置信息前位置车辆编号接口信息接口信息定义定义闯红灯违章道路设施信号灯停止线车道轨迹信息时间差位置信息前位置对象编号车牌信号灯对象编号压线违章不按导向行驶违章车牌车道位置信息车牌信号灯前位置位置信息对象编号对象编号位置信息生成信息生成信息需求需求信息信息各厂商、各业务数据整合ITS如何选择最优分析算法？综合应用管理平台综合应用管理平台设备运维管理系统设备运维管理系统违章数据统计车辆行驶轨迹回放数据捕获量分析卡口数据统计各岗间速度分析视频数

15、据管理套牌车识别及追踪黑名单车辆布控.工程进度跟踪管理统计设备在线率卡口捕获量分析建设质量数据分析设备维修及时率移动终端办公上传数据分析统计多维度数据显示.智能高清视频采集系统卡口违法事件流量录像其它系统违章算法轨迹跟踪流量检测卡口布控排队长度车型识别号牌识别.既有采集系统六合一平台交通指挥系统信息灯控制系统警务通数据交数据交换体系换体系安全保安全保障体系障体系元数据标准代码规范数据接口规范数据存储规范数据存储规范权限规范数据共享规范数据保密规范安全认证数据资源安全应用安全规则系统安全规则网络安全规则物理安全规则入侵保护热备份通行记录管理系统通行记录管理系统稽查布控管理系统稽查布控管理系统行驶

16、轨迹追踪系统行驶轨迹追踪系统监控视频管理系统监控视频管理系统HbasePgsql大数据平台架构数据分析1，算法差异性：各家算法不同，各家都有优势与不足。如何能扬长避短？2，业务可配置性：现状交通场景不同，对于每个点位的功能需求也会不同，如何能达到合理化、差异化配置。3，易维护性：交通场景的变换，如何实现快速的维护与更新。三层设计：动态轨迹分析池、业务逻辑分析池、基本属性识别池ITS大数据平台架构数据分析 动态轨迹分析池动态轨迹分析池：针对于动态的运动目标（机动车、非机动车）进行轨迹的识别。在视频区域内，可以有效的分析出目标运动的轨迹。动态轨迹分析池动态轨迹分析池机动车轨迹分析自行车轨迹分析行人

17、轨迹分析两轮摩托轨迹分析运动目标轨迹识别3D场景建模业务逻辑分析池业务逻辑分析池闯红灯违章压线违章不按导向行驶占用专用车道礼让行人违停检测逆行检测超速违章稽查布控不系安全带基本属性识别池基本属性识别池车辆信息车牌车型颜色车标流量信息车流量车流速车道占有率车间距道路信息道路标线信号灯交通标志三轮摩托轨迹分析人脸信息 业务逻辑分析业务逻辑分析池池：完成基本交通规则的定义，包括闯红灯的规则、压实线违法规则、不按导向行驶等交通违法规则，完成基本业务逻辑处理。基本属性识别池基本属性识别池：针对于交通基本的属性的识别模块，包括道路基本信息、车辆基本信息、人脸信息等。三层设计：动态轨迹分析池、业务逻辑分析池

18、、基本属性识别池ITSX坐标坐标ABCD动态轨迹分析池动态轨迹分析池机动车轨迹分析基本属性识别池基本属性识别池车辆信息道路信息业务逻辑分析池业务逻辑分析池+不按导向行驶违章取证违章取证3D场景建模A坐标B坐标+对象目标识别C坐标D坐标机动车轨迹大数据平台架构数据分析Y坐标坐标ITS闯红灯闯红灯闯红灯检测对象提取信号灯识别车牌识别运动轨迹识别车辆特征，车辆编号信号灯车牌行车轨迹生成违章图片压线压线压线检测对象提取车道识别车牌识别运动轨迹识别车辆特征，车辆编号车道车牌行车轨迹生成违章图片业务流程通过基本的模块配置而成，各模块具有以下特性：业务流程通过基本的模块配置而成，各模块具有以下特性：1，独立

19、性，独立性：分析闯红灯、压线等处理流程可以分析得到整体的处理流程具有一致性，各模块具有相对独立性。2，模块性，模块性：按照模块构造，分别调用各处理，两个处理中，只需要更换相应的模块就能完成转化。3，可配置，可配置：由于具有模块化的构造，在处理的流程链中，可以通过对模块顺序的配置完成。通过对闯红灯、压线两种业务模型可以发现处理流程的相近性。大数据平台架构数据分析ITS大数据平台架构数据分析前景检测车辆检测车辆跟踪轨迹后处理视频帧前景掩码车辆行车轨迹业务核心模块的选择过程：业务核心模块的选择过程：1，选择输入视频，选择输入视频：选择一段标H264标准码流视频数据。2，配置厂商提供的运算模块，配置厂

20、商提供的运算模块：在闯红灯的流程配置界面中，可以选择流程中主要的模块是使用哪个厂商的。3，运行流程：，运行流程：点击运行流程的按钮，开始运行流程，当哪个模块运行时，使用特殊的颜色标识此模块正在运行中。4，各核心模块运行结果的输出：各核心模块运行结果的输出：当模块运行结果时，同步显示出该模块的运行结果。违章取证信号灯识别车牌识别信号灯车牌前置触发判定触发闯红灯前景掩码结果1：结果2：结果3：.模块运行结果输出区域模块运行结果输出区域车辆结果1：结果2：结果3：.行车轨迹结果1：结果2：结果3：.闯红灯业务流程配置区域闯红灯业务流程配置区域视频帧视频帧视频帧1、视频数据输入、视频数据输入2、选择运

21、算模块、选择运算模块4、流程运行的同步输出各核心模块的运行结果、流程运行的同步输出各核心模块的运行结果3、运行流程、运行流程核心模块核心模块测试界面测试界面ITS前景检测视频帧前景掩码运动物体运动物体检测检测识别物品识别物品前景掩码前景掩码智能化检智能化检测测掩码过滤检测行人车辆针对针对 于运动物品，可以差分法快速得到物品掩码模块，前景掩码的提取与优化可以实现功能扩展：于运动物品，可以差分法快速得到物品掩码模块，前景掩码的提取与优化可以实现功能扩展：1，性能提升，性能提升：利用块状物体的区分，区域的检测提升性能。2，可扩展性，可扩展性：通过不同的前景掩码可以快速识别物体特征，对视频实现综合性检

22、测。3，可持续性，可持续性：通过对掩码的持续输出和研究，可以完成对功能的不断完善。通过对分析模块结果对比和整合，可以扩展分析功能。前景掩码：人、车、以及二次分析。大数据平台架构数据分析ITS大数据平台架构数据分析摄像头功能设置界面ITS左图是概要示例：左图是概要示例：检索一览检索一览：列出所有在线可配置的摄像头一览及摄像头相关的信息。编辑、删除、详细功能编辑、删除、详细功能：提供编辑、删除、详细查看的功能。完成对每个摄像头的配置功能。摄像头功能设置界面右图是概要示例：右图是概要示例：运算模块选取运算模块选取：针对每路摄像头可以选择相应的运算模块，支持多项选择。业务模块选取业务模块选取：针对每路

23、摄像头可以选择相应的业务模块，支持多项选择。ITSHadoop+分布式数据+Storm+Spark综合应用管理平台综合应用管理平台设备运维管理系统设备运维管理系统违章数据统计车辆行驶轨迹回放数据捕获量分析卡口数据统计各岗间速度分析视频数据管理套牌车识别及追踪黑名单车辆布控.工程进度跟踪管理统计设备在线率卡口捕获量分析建设质量数据分析设备维修及时率移动终端办公上传数据分析统计多维度数据显示.智能高清视频采集系统卡口违法事件流量录像其它系统违章算法轨迹跟踪流量检测卡口布控排队长度车型识别号牌识别.既有采集系统六合一平台交通指挥系统信息灯控制系统警务通数据交数据交换体系换体系安全保安全保障体系障体系

24、元数据标准代码规范数据接口规范数据存储规范数据存储规范权限规范数据共享规范数据保密规范安全认证数据资源安全应用安全规则系统安全规则网络安全规则物理安全规则入侵保护热备份通行记录管理系统通行记录管理系统稽查布控管理系统稽查布控管理系统行驶轨迹追踪系统行驶轨迹追踪系统监控视频管理系统监控视频管理系统HbasePgsql“高性能”、“高扩展性”u最高支持100亿数据规模，预研达1000亿数据规模。u高效记录，最高达8万条/秒。u高效检索，单条件检索小于1秒，多条件检索小于3秒，支持模糊检索。u高稳定性，支持故障不中断。Hadoop解决方案u降低了数据传送代价。u系统的可靠性提高了很多。u便于系统的扩

25、充。u提升检索能力。分布式数据库+海量数据存储+离线数据分析Storm框架实时数据分析Spark框架大数据平台架构数据分析ITS大数据平台架构应用服务应用服务向着多样化、价值提升的方向发展。综合应用管理平台综合应用管理平台设备运维管理系统设备运维管理系统违章数据统计车辆行驶轨迹回放数据捕获量分析卡口数据统计各岗间速度分析视频数据管理套牌车识别及追踪黑名单车辆布控.工程进度跟踪管理统计设备在线率卡口捕获量分析建设质量数据分析设备维修及时率移动终端办公上传数据分析统计多维度数据显示.智能高清视频采集系统卡口违法事件流量录像其它系统违章算法轨迹跟踪流量检测卡口布控排队长度车型识别号牌识别.既有采集系

26、统六合一平台交通指挥系统信息灯控制系统警务通数据交数据交换体系换体系安全保安全保障体系障体系元数据标准代码规范数据接口规范数据存储规范数据存储规范权限规范数据共享规范数据保密规范安全认证数据资源安全应用安全规则系统安全规则网络安全规则物理安全规则入侵保护热备份通行记录管理系统通行记录管理系统稽查布控管理系统稽查布控管理系统行驶轨迹追踪系统行驶轨迹追踪系统监控视频管理系统监控视频管理系统HbasePgsql使用形式多样化移动互联网公共媒体（TV、广播）手机微信手机APP互动社区诱导屏用户层次多样化交通管理部门应急指挥部门交通规划部门公共信息提供者道路施工单位交通参与者对外指导价值交通组织信息共享

27、（拥堵指数、OD出行分析）实现智能实时交通诱导对内指导价值精确的勤务指导（以数据支持管理）驾驶人风险评估自然属性社会属性动态属性ITS大数据平台架构应用服务使用形式多样化ITS交通管理部门交通规划部门交通参与者道路施工单位应急指挥部门公共信息提供者各车道数据各路口数据各路段数据各区域数据全局数据历史数据区间交通流量区间行程车速区间交通密度区间行程时间区间延误时间路网容量交叉口饱和度路网车型分布路口通行能力交通拥堵指数交通畅通指数交通拥堵率拥堵里程比例拥堵持续时间常发拥堵路段公安专网接口拥堵指数专网接口其它社会单位接口社会公共发布接口数据分类数据分类对外数据对外数据标准定义标准定义面向于不同的需

28、求，多样化的形式，本质还是交通数据的分类，从需求着手，完成对外数据标准的定义。大数据平台架构应用服务用户层次多样化ITS大数据平台架构应用服务对内精确的勤务指导路面状况信息实时监控提前预警勤务安排固定区域、路线巡逻模式车辆归库模式交通事故处理模式驾驶人风险评估自然属性年龄性别驾龄社会属性职业家庭状况收入违章记录事故记录动态属性时间段路段风险程度ITS大数据平台架构应用服务对外交通信息共享交通规划新建道路道路扩建OD出行需求历史交通规律发布交通信息实时共享路网压力平衡按照用户群，实时分类共享实现智能实时交通诱导占道施工施工工期通行状况实时路况实时路况发布（拥堵路段、合理路线）拥堵程度通行流量最优出行路线历史交通规律最优出行路线识别ITS合理、全面的设置监控点位大数据平台架构应用服务对外ITS大数据平台架构应用服务对外ITS交通数据大融合