高速公路收费站智能化视频监控系统的设计及实现路径

　　郑　美

　　摘要：在高速公路收费站内增设智能化的视频监控系统，并在系统设计过程中遵循相关原则，确保视频监控正常运行。一方面，能够对进出收费站的人员进行24h监管，有效保证群众出行安全；另一方面，有利于高速公路收费站能够准确记录行人和车辆信息，优化工作人员的工作时间，提高工作效率。文章旨在研究高速公路收费站智能化视频监控系统的设计及实现路径，以严格控制在高速公路运行中可能出现的一些不文明行为和违法行为。

　　关键词：高速公路；收费站；智能化；视频监控；实施路径

　　1　高速公路收费站建设智能化视频监控系统的设计理念与原则

　　智能化视频监控系统的建立应基于有利于高速公路收费人员进行日常工作安排的角度进行考虑，包括具体的监控设备的使用功能、设立的地点以及能够方便日后的工作。与此同时，还应符合相关设计原则。

　　1.1　智能化原则

　　智能化视频监控系统首先应遵循智能化原则，就是在符合原则的基础上，在监控系统的智能化设计编程技术、运用智能存储信息的能力和具体方式等方面最大化地体现智能化原则。此外，在视频监控过程中能够有效保证监控设备有实际的运用价值，同时相对安全可靠。一旦视频监控设备在使用过程中突发情况，如摄像模糊、动态呈现的效果差等，能够通过本身智能化的技术对可能存在的问题进行原因分析，并确定故障的具体类型，在后续的使用过程中可采用更加科学有效的方法予以解决，对极为微小的问题能够通过设备更好地进行自我修复。

　　1.2　实施网络化的原则

　　因智能化监控设备的设计与使用均会涉及网络，因此高速公路的设计和具体工作均应符合实施网络化的原则。通过网络能够在24 小时内更好地为工作人员提供服务，通过视频监控系统全面了解高速公路收费站实时的具体情况。

　　1.3　可升级性原则

　　视频监控所遵照的可升级性原则是在现有的视频监控系统上，能够通过设计人员的干预，结合高速公路收费站的具体情况，对系统进行更加优质化的调整和完善，提升系统的内部运行速度，提高画面的清晰度等，使监控设备的使用和运行更加高效。如果设计人员单一地进行设计，但并不遵循升级原则，在日后信息技术的升级以及高速公路出现一些问题时无法提供更加优质的监控服务，只会消耗更多的人力和物力参与升级工作，不但浪费资源和成本，也会影响高速公路运营企业的进一步发展。因此，视频监控设计人员应具有一定的前瞻性，在设计过程中遵循可升级性原则，更好地提高监控系统的稳定性与系统的安全性。

　　2　高速公路收费站建设智能化视频监控系统的具体设计

　　所谓的智能化视频监控技术，是在当前信息技术发展的背景下，将计算机技术与通信技术相结合，并运用于高速公路收费站。推出智能化的视频监控技术，一方面是为了通过视频监控更好地对收费站的基本情况（如来往车辆的具体信息、缴费状况以及现场突发事件等）进行详细记录；另一方面是当高速公路收费站出现问题时，能够及时报警，对工作人员进行提醒，从而及时找出问题并予以解决。

　　智能化系统包含的内容相对较多，而针对高速公路收费站的视频监控技术，它的存在与设计对高速公路收费站具有积极的影响。首先，高速公路来往车辆和信息技术的采集工作，主要是借助传感器对收费站内的所有信息进行采集，通过系统的内部功能将收到的信息通过电缆进行传输，接收端主要为监控器，工作人员通过监控器中显示的内容了解实时的情况。除视频监控以外，在设计方面还涉及利用警灯、远红外线探测仪和摄像头等相关装置，主要是为了通过多种方式更好地保证监控设备在呈现内容时更加清晰，对来往的车辆和行人起到警示作用，防止发生违反交通安全法或犯罪性行为。

　　在设计方面，还应针对视频监控的相关人员做好相关工作。例如，设置好门禁工作，及时录入进出站工作人员的信息，防止在后续工作中因系统识别问题造成视频监控异常报警，进一步对外界人员做好管控，对相关信息进行准确的抓拍、记录和检查。在上述设计过程中最核心的问题是对数据的控制和传输，在控制和传输过程中主要利用数据对接收到的信息进行进一步的压缩和记录，在系统内部建立数据库系统以便备用，方便工作人员对信息进行搜索和查看。

　　3　高速公路收费站智能视频监控系统的相关技术以及运用

　　视频监控系统涉及的工作流程相对较多，如图像的采集、提取以及对监控视频的预警等，本文以智能视频监控系统中对图像的提取为对象，依靠信息技术采用改进的目标检测算法进行智能化的鉴别和分析，同时通过视频监控对高速公路收费站以及周边的环境和人员安全程度进行监测，对可能发生的事故、或通过ETC 通道检测车辆在出入站过程中是否存在非法行为、或有人员擅自闯入收费站对收费站的工作人员或现场环境造成影响进行监督，同时对高速公路收费站现场视频相关技术进行探究。与此同时，如涉及检测系统识别信息，通过相关技术能够自动鉴别信息的真伪，并对工作人员发出警报，避免消耗过多的人力和物力持续对现场情况进行监控，真正实现对高速公路收费站的智能化视频监控。

　　3.1　检测目标判断技术

　　高速公路收费站智能化视频监控通过对视频图像的处理、运用目标进行精准性的监测以及对目标可能存在的阴影、模糊等通过相关技术进行处理，最终得到目标图像的二级图像，除图像的呈现更加精准以外，还会消除视频监控过程中可能出现的噪声，将每个语音的录制通过连接小的间隙进行空洞的填充。由于当前在监控过程中确实存在声音较为嘈杂或听不清的状况，对噪声的处理并不能达到十分理想的状态。例如，在夜间较为黑暗的地区或者白天光线较强有较大的孔洞时，一旦在视频图像采集过程中目标位置出现噪声分布点会相对密集的情况，此时智能化系统会采用连通部位检测的算法进行处理。所谓连通部位检测处理就是利用检测方法对相似的、能够连通部分的所有图像点进行连通，同时对连通后的部分图像进行准确记录，最后计算好连通区域内的具体面积。工作人员根据收费站现场的实际情况，通过监控系统对计算过的区域面积的阈值进行预设，并将其设为W 值。如果系统通过连通计算的方法所计算出来的实际目标的位置与 W 值相比面积更大，那么该区域则判定为前景目标；如果小于W值，那么可以将该区域内所呈现的目标像素点进行剔除。当前，通过智能化监控系统采用这种方法所标记的图像，其噪声和斑点均小于前景目标的面积，所以可以高效地利用该方法充分保证检测目标的准确性。此外，智能化监控系统对高速公路收费站运动的物体进行监控时，更多地是偏向对高速公路收费站可疑人员的活动或者大型机械的运动。因不同的物体在运动过程中所呈现出来的面积和高度均有一定的差异性，检测过程中可根据所呈现监控视频中面积的阈值和区域外所体现出的长与宽的差异，有针对性地报警相关的目标。

　　3.2　图像处理相关技术

　　视频监控技术主要是采用模拟摄像机的方式，针对高速公路收费站周边的情况，对所采集的图像进行拍摄。在拍摄过程中，由于地理环境位置的变化、天气所导致的环境污染或恶劣天气以及受系统终端设备缺陷的影响，录制图像的过程中所显示的图像模糊或噪声干扰相对较大，影响视频图像的清晰度。为了更好地对图像进行更加清晰的处理，技术人员在对视频进行分析的过程中应有针对性地对视频图像进行处理，如图像的转换、滤波等。除此之外，因受大多数高速公路收费站地理环境的影响，智能化视频录像机大多安置在收费站值班间的侧面位置，位置相对较高，由此导致拍摄角度有一定的问题。捕捉到的视频图像的尺寸和范围相对宽泛，对于工作人员而言，无形中增大了差异化算法中的计算频率和数量。因此，为了降低工作人员的工作量，对图像中相对重要的地域进行进一步的差异化分析，应进一步提升图像处理相关技术水平。

　　3.3　去阴影技术

　　在高速公路收费站使用智能化视频监控设备进行监测的过程中，最为凸显的问题是对移动中且速度相对较快的目标呈现的图像并不理想。因此，技术人员应结合去阴影技术，运用先进的目标监测方法，有针对性地对监控区域内不同定位的图像进行去阴影处理。当前，我国在智能化视频监控设备中最常见的去阴影技术监测法是NCC 法。该方法是对图像处理后的相关数据采用归一化相关函数的方法，通过在灰度空间内进行计算和监测，结合所设置的阴影检测面积，从而提升总体的监测效果。

　　4　高速公路收费站智能视频监控系统的具体实施

　　4.1　监控系统中视频的呈现

　　完成智能化视频监控设备设计后，首先在所形成的视频呈现与管理平台内可以综合集成各监控子系统，通过在监控过程中所采用的相关技术以及智能化的图像转化，同时联合第三方的业务系统，更加清晰地呈现图像信息。相关工作人员通过设计好的智能化视频监控平台查看所呈现的视频内容，能够更加有针对性地对有特殊情况的视频内容或存在安全隐患的视频事件进行智能化的展现，其中的人物标记更加清晰、车辆的具体运动方向也更加流畅，极大地降低了工作人员长期面对视频监控所产生的疲惫感，更加便于掌握全局的安全状态和当前的工作进展情况。

　　在具体的实施过程中，首先，视频监控的前端设备应做好部署和检索工作，如监控视频所用到的摄像机、门禁、报警以及消防设备等，确保设备持续保持工作状态。其次，如发生突发状况，能够及时利用设备通过去阴影技术的处理、图像的处理等将地图随时放大或缩小，并以分级的形式进行显示。在设备使用过程中，汇总能够确保一键定位，无需过多地对监控设备中的具体内容进行筛查，可以快速地进行检索。最后，通过设计，视频可以更加直观地将信息内容进行集中式体现。例如，设备区域内的信息实时情况、警情信息等以视图化的方式显示，能够基于安全策略创建更加个性化的探测区域，经过智能化的技术处理后能够更加清晰地呈现现场情况，同时会针对不同的天气自动提高报警的等级。

　　4.2　报警联动

　　智能化的监控系统除具体内容的呈现，还能实现报警联动。在报警联动的过程中，智能化的视频监控系统可与其他相关单位（如交通部门、公安部等）系统取得联动，如设置出入控制系统、入侵防范报警系统以及消防系统和照明系统等，该联动关系的建立有利于第三方，在与高速公路收费站进行通信过程中，平台可以依据收费站的具体情况执行相关的动作和指令，如抓拍某一固定时段的图片、弹出相关位置的电子地图或可能存在一定问题的视频画面等。这种联动机制能够使高速公路工作人员灵活地应对各种突发事件，并能得到第三方的快速支援。

　　5　结语

　　在高速公路收费站停车缴费、抬杆入场等相关工作中存在一定的未知风险，对工作人员而言工作内容相对繁重。为了提高工作人员对现场情况的实时监督水平，避免耗费过多的人力与物力，同时在事故突发过程中留取相关的现场证据，可以对高速公路收费站进行智能化监控系统设计。在设计过程中主要涉及图像处理、相关技术的具体运用等，通过合理优化系统设计，结合收费站的实际情况，有针对性地对特定的收费站进行实时的视频监控，便于工作人员通过视频监控第一时间对现场情况有所认知并发现问题，采用报警联动的方法与第三方取得联系，真正将智能化的监控视频系统运用于高速公路收费站，促进高速公路收费站更加安全、高效、便捷且优质地发展。

　　（作者单位：新大陆数字技术股份有限公司）

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