在城市交通監(jiān)控中，無論是電子眼、天網監(jiān)控、違停抓拍、流量監(jiān)測等，都離不開高質量的安防攝像頭。監(jiān)控攝像頭作為整個交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端產品，一直被認為是交通監(jiān)控系統(tǒng)中的核心部分之一。從某種角度來說，是攝像頭的智能化推動了城市智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。而在這一過程中，物聯網技術扮演著催化劑的角色。
本文將從監(jiān)控攝像頭的自身特點及其歷史進程來分析這一“瓶頸”是如何突破的。
一、智能化攝像機才能滿足當前交通監(jiān)控需求
首先需要厘清交通監(jiān)控的具體特點，交通監(jiān)控主要是由交通信息統(tǒng)計系統(tǒng)和電子警察處罰系統(tǒng)兩部分組成。主要有以下兩個特點：
1、路況實時監(jiān)視：交通路口的攝像機將所監(jiān)控區(qū)域的實時圖像傳回交通指揮中心，使交通指揮人員實時掌握各路段人車流量、信號燈是否正常工作、是否有違章行為和交通事故發(fā)生等情況。
2、實時錄像：視頻監(jiān)控的圖像會保存到交通指揮中心的錄像服務器上，作為處理交通事故、違規(guī)行為，甚至是治安犯罪等各種突發(fā)狀況的取證依據。
為了達到拍攝的畫面清晰，夜間也能看清車牌等硬性需求，就需要攝像頭具備多種功能和良好的性能。
首先，攝像機要具備在各種惡劣環(huán)境下長期地穩(wěn)定工作，保證圖像質量不惡化，故障率低的性能。如果一個交通監(jiān)控系統(tǒng)的“眼睛”不好或經常出毛病，即使系統(tǒng)其它部分再完美，整個系統(tǒng)的缺陷也是一目了然的。
其次，攝像機要高度適應光線的變化。白天與晚上的光度差相當大，以及烈日天與陰雨天的差別;
第三，攝像機要能敏感的抓拍、連拍到高速前進的車輛。
為了滿足當前高質量的交通監(jiān)控需求，交通監(jiān)控攝像機已經由傳統(tǒng)向網絡化、高清化、智能化及物聯網化推進。
二、攝像機的進步推動交通監(jiān)控的智能化進程
1868年末，世界上第一個交通信號燈在英國倫敦出現，這是一種燒煤氣的玻璃信號燈。然而好景不長，僅僅運行23天的第一盞交通信號燈便突然爆炸損毀，并將一名警員炸死。使得英國政府立即停止了這種信號燈的使用。
但這個僅有23天生命的信號燈卻點燃了整個歐洲乃至整個世界開發(fā)交通信號燈的激情，隨后的一百多年，出現了各式各樣的交通信號燈。
早期，車輛及行人通過各種有交通信號燈的路口時，主要由交通警察指揮調度。但是隨著車輛的增多以及城市道路的發(fā)展，有限的交通警察已經不能滿足交通信號燈路口的指揮及違章監(jiān)控需求，交通監(jiān)控攝像頭應運而生。
1991年世界上第一支監(jiān)控攝像頭“CoffeeCam”出現在英國劍橋大學的泰賈屋咖啡店。從此之后，監(jiān)控攝像頭逐漸被應用在電子眼、天網監(jiān)控、違停抓拍、流量監(jiān)測等交通監(jiān)控領域。
我國的交通監(jiān)控主要經歷了六個階段，而這六個階段可以說是由攝像頭的性能變革引起的。
我國交通監(jiān)控的智能化變革
第一個階段(21世紀之前)：數碼相機+地感線圈
由于早期攝像頭非常落后，交通監(jiān)控最開始是以“數碼相機+地感線圈”為實現方式，雖然能抓拍違法車輛，但是此種方式主要采用民用數碼相機進行抓拍，穩(wěn)定性較差。
其次，由于數碼相機更新換代快，同型號的數碼相機在一兩年后難以找到，給后續(xù)維修更換造成麻煩;且數碼相機無法實現連續(xù)抓拍，系統(tǒng)無法實現卡口功能。
另外，此種方式采用地感線圈進行觸發(fā)，需要在前端鋪設地感線圈，而地感線圈是需要在車道上切割環(huán)行線槽，然后埋設感應線圈。車輛通過時感應線圈會發(fā)射信號給相應設備，檢測算是比較準確。但是需要在地下埋設感應線圈，加大了施工難度的同時，也提高了工程的成本。而且麻煩的是當路面變更渠化時還需要重埋線圈。
此外，高緯度開凍期和低緯度夏季路面，以及路面質量不好的地方對線圈的維護工作都是巨大的，并且一段時間以后還需要重新更換線圈，施工維護成本相當高。
第二個階段(2001年——2005年)：標清攝像機+數碼相機
這個階段以“標清攝像機+數碼相機”為實現方式。2000年以后，市面上出現了標清攝像機，使得直接通過分析視頻的方式來檢測闖紅燈、違停等違法行為成為了可能。此種實現方式避免了地感線圈存在的缺點，但依然采用民用數碼相機進行抓拍，存在穩(wěn)定性差、更新換代快、維修困難等問題。此外，受技術所限，早期數碼相機無法實現連續(xù)抓拍，對闖紅燈等違法行為的單一抓拍模式會有一定的疏漏。
第三個階段(2006年——2007年)：標清攝像機+標清攝像機
此階段，交通監(jiān)控的方式由“標清攝像機+數碼相機”過渡為“標清攝像機+標清攝像機”模式。由于工業(yè)級標清攝像機直接取代了民用數碼相機，從而避免了采用民用數碼相機時的缺點，性能相對穩(wěn)定。
但由于標清攝像機的像素低，圖片分辨率最大為768×576，盡管可以滿足車輛檢測的基本管理需求，但也還是無法同時看到車牌和紅燈信號，對于公安部門稽查肇事逃逸車輛、套牌車輛、黑名單車輛等的司機面部特征來講就更顯得捉襟見肘了。并且施工量也較大，一個車道需要一臺攝像機來做特寫。
第四個階段(2008年——2009年)：高清CMOS攝像機+地感線圈
這一階段的電子警察系統(tǒng)實現方式主要有兩種：高清CMOS攝像機+地感線圈、標清攝像機+高清CMOS攝像機。由于采用工業(yè)級高清CMOS攝像機，所以攝像機的性能比較穩(wěn)定。同時攝像機可連續(xù)抓拍，以實現卡口監(jiān)測等功能。但由于高清CMOS攝像機存在成像效果粗糙(對光線變化不敏感，抓拍圖片有時看不清紅綠燈，影響事后處罰)、幀率低(普遍為2~3幀/秒，無法實現視頻分析車輛行為和錄像的功能)等缺點，也還是達不到最理想的效果。
第五個階段(2010年——2015年)：高清CCD攝像機
隨著大幀率高清CCD攝像機的普及、視頻分析算法的不斷優(yōu)化，此階段的交通監(jiān)控主要以“高清工業(yè)級CCD攝像機”為實現方式。只能抓拍單一車道車牌部分圖像，而無法兼顧壓線車輛和駕駛員面部特征的標清設備將逐漸淡出歷史舞臺，取而代之的是高清設備。
第六個階段(2016年——至今):智能攝像機監(jiān)控
此階段，主要得益于近幾年物聯網技術、計算機視覺技術、智能分析技術以及數字圖像處理技術的發(fā)展。
物聯網技術指當前城市道路監(jiān)控已不再僅僅局限于視頻監(jiān)控，結合物聯網技術，能夠快速將路況信息和道路擁堵狀況發(fā)布到情報板上，便于司機選擇有利路線。
不僅如此，物聯網技術的應用使城市道路監(jiān)控系統(tǒng)還能同路測的各種物聯網傳感器相連，或者車輛本身的傳感器相連，例如氣象站、停車場、公交站臺信息顯示屏、車輛的GPS模塊等，可以將雨雪濕滑等各種道路狀態(tài)立體的顯示在城市道路監(jiān)控系統(tǒng)，從而便于交管部門進行快速響應，降低各種極端天氣條件造成的損失。
計算機視覺技術對視頻信號進行處理、分析和理解，在不需要人為干預的情況下，通過對序列圖像自動分析，對監(jiān)控場景中的變化進行定位、識別和跟蹤，并在此基礎上分析和判斷目標的行為。
據了解，當前我國智能攝像機監(jiān)控可以有效完成車輛減超速、車輛逆行、交通堵塞、道路煙霧和火災等事件的自動監(jiān)控，并且就車流量、車速、車型、突發(fā)事件緊急程度進行預測分析，為道路安全運行與危險情況營救提供必要的數據支持。
智能視頻分析與行為識別技術是基于視頻圖像的特征學習、目標對象檢測與行為識別、長距離軌跡跟蹤等算法和技術，對被監(jiān)測車輛的視頻流進行分析，以提取及識別出目標對象的違章行為;同時智能化的視頻分析技術可提高監(jiān)測的準確率。
4G移動通信技術視頻監(jiān)控終端將抓拍的視頻圖像通過4G網絡傳輸至后臺服務器進行查看和存儲，4G技術的應用降低了有線通信網絡部署的成本和復雜度，系統(tǒng)建設周期不再受場地和施工布線的限制，從而節(jié)省了大量的人工和資金投入。
總結：
攝像頭的智能化進程不僅解決了交通監(jiān)控的氣候、光線、時長、準確度等苛刻需求，也催生出了包括天眼系統(tǒng)、家庭安防在內的千億級智能安防市場，除了傳統(tǒng)安防領域的玩家，互聯網巨頭也已競相入局。
