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“智能+”拓宽交通智能化应用边界

【编者按】未来汽车将会是城市交通中的一个载体,“智能+”渗透进每个城市每个角落,与路、人、云、车多方协同,以打造一个交通智能中枢。

文章转载自ITS智能交通,作者罗超;由亿欧整理,供行业人士参考。


如果以城市为建设单位,那智能交通就是为了根治“城市病”而出现。所以,我们常说,智慧城市,交通先行。

对于智能,在2019年被彻底放大,在今年政府工作报告中“智能+”这一概念被首次提出。

于是,在AI风行当下之际,在交通领域“智能+”能为将改变什么,是本文重点所在。

“智能+”与“互联网+”如出一辙,都是政府提出的概念性词汇,我们可以理解为“智能+”就是一种泛在的智能,放置到各行各业,会有不同解读。而交通是一个大众参与的系统,未来,交通要凸显智能也一定是泛在的。

但无论多泛在,建设的落脚点一定是更安全、更便捷、更绿色、更高效的智能交通系统。

以下我们从几个方面来看,AI如何驾驭智能交通,拓宽“智能+”在该领域的应用边界。

让城市交通大脑成为“智能+”的控制中枢

如果从公安角度看,一个城市的文明水准,站在路口就能一目了然。城市文明交通将是各个城市日夜闪耀的名片。对于公安交通管理在新时期也出现了新常态,这是在城市产业结构、需求结构、要素结构都开始重大变化,市民职住分离、出行波动可能会更加剧烈,互联网出行、网约车、电商外卖正在一波一波的井喷。围绕“有序、畅通、安全、文明”的目标。从公安执法和管理角度看,新常态包括 6 个方面:

● 车辆数井喷,车辆发展快于道路承载能力;

● 交通文明还需改进,部分人的不良出行习惯,可以扰乱整个城区交通安全、有序;

● 交通规则丰富,交通管理越来越个性化、人性化,更多满足最大的大多数日常出行要求,这同时带来交通规则的因地制宜、因时制宜,管理规则越来越丰富、弹性;

● 停车位少、新旧路网并存,各个城市居民居住在老城区、生活教育在老城区、工作在新城区,长期处于停车位少、不均衡,新旧路网并存的状态;

● 功能区密集,城市化快速发展,城区快速扩张,但教育、医疗、商业、产业园区等核心功能相对集中在部分城区;

● 交通监控、信号机、交通诱导和互联网应用、移动应用,还难于协同。

这是当前阶段下,普遍存在的交通管理新常态。理解交通管理的新常态,有助于公安贴近路面,贴近业务,去发现新常态带来的新挑战。

之前也提到,“智能+”接棒“互联网+”,是大势所趋。宏观层面来看,“智能+”正式接棒“互联网+”成为赋能传统行业的新动力,人工智能技术与传统产业深度融合,规模化落地的时机出现了。从微观层面来看,借助物联网、大数据、云计算技术的丰富应用,“智能+”才会让我们走入更加智能的万物互联生活。

正因为如此,2016年有阿里巴巴提出的城市交通大脑在新时期要体现“智能+”的能力,其平台需要利用大数据、云计算、人工智能等前沿核心技术,打造三个层面的“智能+”。前端包括:道路监控、交通卡口、电子警察、信号灯、执法仪等等;平台包括:云计算、云存储、云网络、交通大数据湖、开放算法仓,以及交通视频分析算法、违法智能分析算法、时空分析算法、信号优化算法;应用层包括:缉查布控、违章取证、违法处理、信号优化、交通诱导、出行提示、执法监督。

因此,城市交通大脑需要构筑AI技术来对这三个层面各个应用算法的统一算法部署和资源调度以及训练,统一管理下层各类异构资源,完成各类算法任务的调度,并针对业务数据进行不断训练的深度学习能力,支持基于深度学习的训练以及推理服务,也能提供大数据基础组件,可辅助用于视频分片处理、图片存储、数据检索等。此外还能提供针对图像多维向量特征检索优化的结构化存储能力,可支持百亿级别+的特征高性能检索。

如此一来,这样的城市交通大脑,新平台在支撑交通管理上,将达到五种效果:

交通状态的感知,也就是数据化:全城感知,包括深度学习、数字化转型等,例如把交通流量参数进行数字化,包括速度、数量、车辆数据,道路饱和度、占有率等。

视频图片联网共享:从交通很多资源采集后存放在各个区里,没有共享和分析。整个城市怎么衔接呢?整个城市需要变成一个资源池,视频利用率就可以提升50%以上。不增加摄像头,但是前端视频图片资源利用率进行大幅提升。

全城智能分析算法融合:现在的交通系统包括很多碎片智能,视频监控设备里有智能、摄像头里有智能、卡口系统里有智能,现在的交通系统只能解决这一路这一业务的问题,不能解决下一路下一业务的问题,通过开放平台和算法仓,将这些碎片智能融合成一个完整的智能系统,并实现智能业务的持续演进。

交通违法大数据快速打击建模:30分钟输出情报,支持专项打击行动。今天抓酒驾,明天处理泥头车等等,交警说每一次专项行动,必须有重大执法成果、必须有威慑力,这都需要大数据打击建模引擎的支持。

时空分析引擎,智能分析交通流量,服务交通出行。

总之,在“智能+”下的城市交通大脑,是一个整体系统的智能进化,如大脑神经原一样的体系架构,智能交通在公安管理和执法业务方面能互相顺畅运行和高效协同,并产生新的智慧。

构建非现场执法的天网

非现场执法也是最近公安部门十分关注且提倡的智能交通科技手段,原因在于以下几点:

其一,随着城市扩展建设,道路长度不断增加,车辆数井喷且流动性大,传统方式仅依靠民警上路巡逻查获交通违法行为,当场予以教育或处罚的执法工作方式,已不能适应当前道路交通安全管理形势发展的趋势,急需升级为AI+人工的新管理模式。

其二,在现场执法中,诸如路边违章停车,占用非机动车道、鸣笛,滥用灯光等,容易造成现场执法争执、阻扰、抗拒等现象,需要非现场执法来突出重事实、重证据,进一步体现执法公正性。

其三,当下智能交通范围治理关注点在向人、车两个方向发展,而形成的海量交通大数据,包含人、车、路;视频、图片、交通流等各类数据,后端需要有效处置的技术手段,以形成精准打击。

正是由于存在痛点,非现场执法的价值和意义才能凸显。那么,非现场执法具体是什么?我们可以这样理解,具备违章行为自动判定,兼具机器连续工作优势和人类部分认知能力,准确、快速地对机动车违法行为进行审核分析执法,并与交通大脑人口信息库、交通管理人像库、失驾人群信息库等进行实时比对,实现全天候、全方位,高效率的精准查处采用成熟的机器视觉,代替人工视觉进行车辆目标提取、目标跟踪、自动车牌识别技术手段。

非现场执法在新时期也在拓展“智能+”的应用,有以下几个方面:

多维数据准确识别

针对车牌号码的抓拍和识别技术目前已经很成熟了,业界普遍识别准确率都很好,大概做到99%也不是很难,但是对于其他的车辆特征,比如车型、车标、车款等特征,虽然也可以识别,但是其指标和车牌识别指标相比还是有一定的差距,还有诸如驾驶员不系安全带、开车打电话等行为特征的识别,准确率就更低了,有时候也就是50%—60%左右,基本上可以理解为抓拍相机具备了这个功能,但是因为指标较低,所以可用度其实并不高。

从2018年开始,基于深度学习算法的抓拍单元开始陆续出现,它的一个显著特征就是识别指标的快速提升,当前市场主流品牌摄像机支持包括车牌、车型、车身颜色、车款和车标等几十项车辆特征信息的快速准确识别,同时支持非机动车及行人特征的识别。

在交通管控、涉车治安防控应用方面,车辆大数据的应用是非常重要的,而决定大数据能不能用出好效果的重要因素之一就是数据准确性,在多维数据识别准确率方面,主流摄像机对于车型、车款和车标等重要车辆特征的识别,白天和夜间识别率均在98%以上,已几乎接近于车牌号码识别的准确率,有了这些更准确的多维数据作为支撑,涉车大数据应用将会发挥更大的价值。

违法抓拍关注点在向人、车两个方向发展

提到违法抓拍,人们第一个想到的就是电子警察相机,它具备很多机动车违法行为的自动抓拍,比如闯红灯、违法变道、逆行、压线、不按导向车道行驶等,为交警非现场执法带来了很大的帮助,但这基本都是围绕着机动车这个目标展开的。

最近这两年,随着AI技术的快速发展,抓拍相机的识别能力有了很大的提升,违法抓拍的关注点已经不仅仅是机动车,比如斑马线不礼让行人抓拍、行人闯红灯抓拍、失驾人员布控等业务开始出现并快速发展,违法抓拍关注点在向人、车两个方向发展。

优秀的摄像机在围绕人、车两个维度可以提供近20种违法抓拍功能,同时还创新实现了闯绿灯、低速抓拍、车间距抓拍等应用,另外在抓拍有效率方面也表现的很好,实测数据显示,部分功能如闯红灯、闯红灯停车、压线、占用公交车道的抓拍有效率高达100%,依托深度学习算法,真正实现了单相机多功能合一高效抓拍、分场景灵活应用的需求。

新型执法方式不断出现

现在北京、上海、海口等城市开始不断出现一种新的违法抓拍业务:鸣笛抓拍。在禁鸣区域,增加声音定位设备检测鸣笛声,联动抓拍相机进行鸣笛车辆抓拍,根据需要进行违法处罚和违法通报,治理城市车辆乱鸣笛的现象。类似于这样的应用在之前我们可能觉得它不可能实现,但是现在却已经变成了现实,而且在全国范围内热度较高,很多城市都开始进行试点建设。再比如,夜间车辆不按规定使用远光灯,这样的违法驾驶行为想通过非现场执法的方式来进行抓拍识别难度是很大的,现在一些厂家也已经突破了这个技术难点,可以进行远光灯识别和抓拍。

可以看出,非现场执法,突出的是交警执法的精准。

车路协同:让车与路共享“智能+”

如果从交通运输的角度看,车路协同就是“智能+”在智能交通领域最切实际的场景应用了。

车路协同是采用先进的无线通信和新一代互联网等技术,全方位实施车车、车路动态实时信息交互,并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理,充分实现人车路的有效协同,保证交通安全,提高通行效率,从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。

车路协同其实就是下一代的车联网技术,为什么车路协同备受关注,主要是与智能驾驶、无人驾驶息息相关,让智慧的车驶向智慧的路,并且把人、车、路、环境这四个交通要素全部协调统一。车路协同在智能交通领域是一个全新的战场。

2018年9月阿里巴巴、百度等一些大的互联网公司先后发布了车路协同的战略发展目标和计划,也预示着车路协同将会有跨界而来的“不速之客”。

车路协同实际上是把单个车智能的部分成本转移到政府部门,由政府部门来使道路智能化,从而降低智能网联汽车传感器的配置要求,使其成本降低,加速普及。从具体场景上,有远期和近期的场景。

远期的是面向自动驾驶的场景探索。

近期场景是主要围绕车联网智能的应用。

其主要场景有:盲点警告、前撞预警、电子紧急制动灯、交叉口辅助驾驶、禁行预警、违反信号或停车标志警告、弯道车速预警、道路交通状况提示、车辆作为交通数据采集终端、匝道控制、信号配时、专用通道管理、交通系统状况预测等。

当然,车路协同也只是一个探索阶段,目前全国具备车路协同的智慧公路也较少,但毕竟从道路和通信网络方面拓宽了“智能+”应用边界,尝体验了之前未有的尝试。

结束语

公安和交通运输是智能交通两大主管单位,作为建设方,他们借助人工智能、物联网、云计算等技术,正在展开“智能+”的应用。从以上分析可以看出,智能交通从以前简单的信息化已经发展到大数据执法的综合应用,也从单一关注人、车方面转向人、车、路、环境的高效协同,这是从辅助驾驶到无人驾驶的必经之路。

此外,在AI赋能下,城市交通大脑的“智能+”应用也最终形成一个生态协同系统,如一个大脑控制中枢,利用车路协同组成的经脉网络,精准的控制由前端感知层组成的四肢。只有如此,“智能+”在智能交通,才意义非凡。

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