道路交通3D全景定位监控方案V1.0
道路交通3D全景定位监控方案
2016-01
更新记录
目录
一、背景概况 (2)
二、交通枢纽视频安全防范的不足 (2)
三、交通枢纽视频安全防范强化措施 (3)
四、3D全景定位监控解决方案的特点 (4)
五、3D全景定位监控系统架构 (11)
六、关键组成部分参数 (12)
七、系统主要设备清单 (13)
一、背景概况
随着社会的发展，交通安全问题随之而来，城市道路的车流、人流密度大，不遵守交通规则、车祸现象频繁发生。为改善这些问题，全面把握交通路段、十字路口的交通情况，互信互通推出了3D全景监控方案，可全天候、全方位、直观的掌握和记录主要交叉路口的车流量信息及事故、事件的全过程。
二、道路交通视频安全防范的不足
从整个网络安防监控行业来看，现在高清网络摄像机较多，而且从成本、画面效果、产品的稳定性上来讲区别不大，常用的道路交通视频安防系统存在较大的问题如下：
缺乏空间连贯性
传统相机视角有限，为了达到大范围覆盖，必须在多点安装众多摄像机的方式去做到场景覆盖，现有相机多为单路视频零散局部监控，缺乏空间关联性，知识产生“只见树木，不见森林”的效果，难以直视动态掌控局面。
图1. 视频显示不连贯
画面多，易于视觉疲劳
传统视频监控采用人工逐点单路巡逻，监控人员易视觉疲劳，导致视而不见，所以的部分视频多处于无人问津的休眠状态，海量的视频存储仅仅是作为取证用。
图2. 多画面显示
监控性能利用率低
对地域广，人流大的地方难以主动发现问题，完全依靠人工经验，耗费大量人力，物力还容易遗漏，监控性能只能发挥30%。
图3. 单个视频显示
三、道路交通视频安全防范强化措施
针对上述交通枢纽安全中存在的隐患和视频安全防范中的短板，互信互通提出如下强化措施：
建设一套用于道路交通视频防范的全覆盖系统，对重点人物和车
辆快速抓拍并能实时轨迹跟踪定位。
●建设一个道路交通视频监控融合监控中心，可在监控室实时观看景区重点区域全景画面，同时对通过联动的全景云台对事发点实现近距离监测。
●建成的系统具备高可管理性、高可扩展性、易维护易升级。
四、3D全景定位监控解决方案的特点
效果演示
全景摄像机能对较大场景进行全局监控、全程监视与全角度拍摄。摄像机无需切换画面，就能实现对同一个较大场景的无间断拍摄，解决普通摄像机多方位监控时画面不连贯的问题，满足客户“看得广，看得透，看得清”的需求，下图为700平米的室内监控效果图，分别以球面图、原始图、柱面图三种显示方式。
图4. 全景相机效果图
与传统的监控摄像机相比，全景摄像机的特点包括:
全局监看、局部特写
全景摄像机可以进行多种形式联动，其中全景摄像机可以进行全方位覆盖，云台通过光学变焦技术能够对全景中的每一个细节进行放大观测，以确保对整个
区域范围内的人员、车辆等信息准确识别。
全景哨兵
由360度全景高清摄像机和激光云台组合而成的一体化设备，通过智能联动跟踪，实现“广域覆盖、局部特写”的特色功能。
报警与全景联动
全景系统平台可加入报警系统，实现第三方安防系统联动作业，如门禁、考勤、电子围栏、烟雾报警等设备。
超宽监控视角
用户只需要安装一台全景摄像机便能直接观看整个空间，四周的影像一次尽
收眼底，完全消灭死角。
（a)普通摄像机（ b）全景摄像机
图5. 全景相机VS普通摄像机视场角
降低成本
全景摄像机的这种360度实时全景监控能力，使得无需为涵盖整个监控区域而安装多台摄像机，因而节省了摄像机硬件投资。监控摄像机路数大大减少，可以节省配套设备，如镜头、防护罩、布线、电源、录像、显示等相应配件和设备的成本，还可降低施工布线难度，节省安装时间、人工费用以及后续维护费用。
●与带云台球机相比，全景摄像机的优势包括：
纯固态件
360全景摄像机为纯固态件构成，相比传统的电机转动的球机，无任何机械运动部件，结实耐用，免维护，特别是在冰雪或霜冻环境下，带云台的球机因冰冻而无法工作，而全景摄像机不受任何影响。
实时全景
球机同一时刻只能观测某一范围的视场，且操作麻烦，需要人工干预，如采用预置位转动形式，存在机械损耗，容易老化损坏。
虚拟PTZ技术
采用虚拟PTZ技术，可以放大或移动监控视野内的图像区域，当转变方向观察另一个图像区域时，不会发出任何噪音，隐秘且不易察觉。由于没有机械移动部件，不需要时刻的进行机械化运转，全景摄像机不会发生任何磨损，产品结实耐用，使用寿命大大延长。全景摄像机能同时观察和摄录多个不同的区域。
●与单鱼眼镜头式全景摄像机相比，多镜头式全景摄像机的优势包括:
畸变小
由于鱼眼广角镜头的光学畸变，其采集的全景图像分辨率会随着视场角的不同而发生变化，其中心圈的角分辨率相对较高而镜头边缘角分辨率明显降低，造
成从镜头边缘获取的图像模糊不清，难以进行物体辨识。
a)多镜头全景摄像机 b）单镜头鱼眼摄像机
图6. 多镜头全景摄像机VS鱼眼摄像机-畸变
宽动态
由于鱼眼相机对360度超大视角采用整体曝光，会导致摄像机在白平衡以及曝光等方面的处理困难，容易产生暗处曝光不足、亮处过曝光等动态响应问题，这在室内等环境下尤其明显。而多镜头式全景摄像机各个方向采光充足，并能根据每个角度的光线情况实时调整，其成像效果好，不易失真。
a)多镜头摄像机 b）单镜头鱼眼摄像机
图7. 多镜头全景摄像机VS鱼眼摄像机-宽动态
分辨率高
由于采用的是多相机拼接的方式实现全景，相比市场上分辨率最高的摄像机，全景相机分辨率可做到5倍、6倍、8倍甚至更多。
图8. 多镜头全景摄像机10米看清车牌
低照度
全景摄像机采用多个相机拼接构成，其合成光圈口径增加5到8倍，感光面积也同比增加，能够极大地增强夜间低照度条件下的成像能力。
其他优势：
沉浸式观测
采用球面投影，可以任意视角灵活观测整个监控画面，通过三维立体的展现方式，让观察者体验到身临其境的自然感觉。
图9. 沉浸式观测
实景回放
可全景回放，并且在回放时亦可可对其进行放大、缩小等操作，并且可进行球面、柱面、沉浸式观测等随意切换功能。
项目全景视频监控系统主要由视频数据采集前端（360全景相机）、本地传输链路、本地数据处理端、远程数据传输链路、调度中心服务器端等组成，实现对公司全区域的监控管理，感兴趣区域的重点观测，以及实现多级，多部门的协调监测，按照“数字化、网络化、智能化”的思路。
根据需求，将前端摄像机采集完图像后汇聚于中心交换机，后端接收后转入有线局域网供存储服务器（CVR）收发存储数据，客户端通过网络实时查看各路全景数据，完成图像显示。其中监控拓扑图如图所示。
五、3D全景定位监控系统架构
系统拓扑图
前端监控系统
前端监控系统主要设备全部采用全景网络摄像机组成，整个系统负责对各类区域的视频覆盖和目标定位。
视频监控平台
可对接天网平台、互信互通平台、以及通过SDK方式接入第三方平台。
传输系统
由接入交换机构成，实现各类视频数据及指令的通讯和传输。负责信号的传输工作，综合布线除了网络布线外，本系统的前端网络摄像机将设计集中供电，所以在此部分将供电系统包括在内，统一设计。
终端管理系统