摘要：不同于以往的出行方式，智能公交的出現(xiàn)大大方便了人們的生活。你可以隨時了解自己周邊的公交動態(tài)，了解自己所在的公交路線，獲知線上的所有站點(diǎn)包括公交的前進(jìn)方向等。它大大提高了人們的出行效率，縮短了人們等車候車的時間。而數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)則更好地輔助軟件實(shí)現(xiàn)了各種功能。

　　關(guān)鍵詞：基于北斗系統(tǒng)與視頻圖像技術(shù);智能公交;助手

　　1、前言

　　公交車已經(jīng)是每個城市重要的細(xì)胞。伴隨著智能公交的應(yīng)用，城市的交通擁擠現(xiàn)狀有所改善，但依然出現(xiàn)特定線路公交車擠爆滿，而其他線路的公交車卻很少有人乘坐的現(xiàn)象。

　　2、方案設(shè)計(jì)

　　本文提出了一種智能公交車助手，即利用北斗系統(tǒng)定位、傳輸功能和視頻圖像檢測技術(shù)來幫助乘客更有效乘車。該助手通過公交車上和公交站的專用攝像頭采集的視頻信息，對公交車上和公交站人數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，經(jīng)計(jì)算機(jī)信息處理中心分析處理，采用GIS地理信息系統(tǒng)技術(shù)與地圖疊加，形成一張具有公交車上和車站人數(shù)(密集度)的地圖，方便用戶選擇最合適的乘公交站地點(diǎn)以及乘坐公交車的時間。

　　3、工作模塊

　　3.1信息收集模塊

　　(1)公交智能監(jiān)護(hù)系統(tǒng)裝置包括：公交車上和公交站專用攝像機(jī)，視頻監(jiān)控服務(wù)器(可接收由北斗系統(tǒng)定位得到的位置信息)，視頻存儲服務(wù)器。安裝在公交車上和公交車站的視頻終端裝置，將收集到的視頻圖像信息和由北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)得到的精確位置信息暫存在視頻存儲服務(wù)器的信息存儲單元中，再經(jīng)4G通信技術(shù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)信息處理中心，獲得信息發(fā)射點(diǎn)的地理位置信息，為緩解擁堵、選擇合適的上車地點(diǎn)與公交車提供依據(jù)。

　　(2)客戶端在申請服務(wù)的時候?qū)⑺奈恢煤托枨笪恢眯畔l(fā)送至計(jì)算機(jī)信息處理中心。

　　3.2通信模塊

　　(1)公交智能監(jiān)視系統(tǒng)支持最多4路實(shí)時視頻和4路視頻錄像;采用三層C/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，可適應(yīng)不同的應(yīng)用需求和運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更加及時和快速處理各類數(shù)據(jù)。

　　(2)利用北斗的短報(bào)文傳通信功能，將定位得到的所有公交車和公交車站的位置信息發(fā)給計(jì)算機(jī)處理中心，以便能夠更好地匹配識別視頻終端發(fā)送的視頻和位置信息。

　　(3)客戶端(用戶)的地理位置和需求位置等信息通過4G通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)信息處理中心。

　　(4)將經(jīng)過計(jì)算機(jī)信息處理中心處理后的結(jié)果信息(最合適的公交站和公交車以及全程路線、所需時間等信息)發(fā)送給客戶端。

　　3.3信息處理模塊

　　該模塊是計(jì)算機(jī)處理中心以GIS地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)接收來自公交智能監(jiān)視系統(tǒng)的視頻圖像、地理位置以及北斗系統(tǒng)精確的位置信息，匹配對應(yīng)位置后，采用運(yùn)動目標(biāo)檢測和目標(biāo)跟蹤的方法進(jìn)行人數(shù)統(tǒng)計(jì);將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與GIS系統(tǒng)的地圖結(jié)合生成一張具有公交車和車站人數(shù)(密集度)的地圖。

　　3.4客戶端

　　通過手機(jī)客戶端的公交助手可以顯示實(shí)時公交車所在位置和所走的線路，可以查詢某一條特定線路的人數(shù)變化從而自主選擇自己需要乘坐的公交車，其獨(dú)特功能是和公交系統(tǒng)的流量對接，實(shí)時顯示公交車輛的調(diào)度，可到站提醒。

　　4、工作原理

　　4.1總體工作具體原理

　　安置的專用攝像頭對各個地點(diǎn)的視頻圖像進(jìn)行采集，通過視頻監(jiān)控服務(wù)器和視頻存儲服務(wù)器處理壓縮視頻圖像信息并存儲;視頻終端將視頻圖像信息和北斗系統(tǒng)定位得到的位置信息傳輸至計(jì)算機(jī)信息處理中心，處理生成具體的每輛公交車和公交車站的人數(shù)(密度集)信息，與短報(bào)通信技術(shù)發(fā)來的地理位置信息、GIS系統(tǒng)與地圖疊加后形成一張新的具有公交車和車站人數(shù)(密集度)的地圖。

　　4.2檢測密集程度具體工作原理

　　4.2.1運(yùn)動目標(biāo)檢測

　　具體流程如右圖所示：

　　實(shí)現(xiàn)運(yùn)動目標(biāo)檢測主要包括運(yùn)動目標(biāo)檢測與乘客頭部目標(biāo)提取。其中運(yùn)動目標(biāo)檢測的方法采用幀間差分法。這種方法是通過對連續(xù)兩幀或三幀圖像的差值計(jì)算信息的運(yùn)動目標(biāo)檢測，它可以很好地適用于存在多個獲得運(yùn)動物體位置和形狀等動目標(biāo)和攝像機(jī)移動的情況。通過對差分結(jié)果進(jìn)行二值化濾波，以準(zhǔn)確判斷運(yùn)動目標(biāo)的存在，并獲取目標(biāo)所在區(qū)域。過程如圖：

　　乘客頭部目標(biāo)的提取通過灰度拉伸，增強(qiáng)了頭部目標(biāo)的辨識度，克服了光照不足、頭部陰影所帶來的影響;通過形態(tài)學(xué)處理和構(gòu)造頭部輪廓相似度目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對頭部目標(biāo)的準(zhǔn)確提取。該方法計(jì)算簡單，檢測精度高，具有很好的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和抗干擾能力。

　　4.2.2目標(biāo)跟蹤采用基于特征的跟蹤方法。

　　利用目標(biāo)的顏色直方圖的方法，可以有效解決由于乘客在運(yùn)動的過程中與攝像機(jī)的相對位置發(fā)生改變，無法僅依靠圖像的輪廓特征準(zhǔn)確對頭部目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的問題，可克服頭部目標(biāo)的部分遮擋。合適采用Mean-shift方法，利用顏色直方圖建立目標(biāo)模板，進(jìn)行頭部目標(biāo)跟蹤。MeanShift算法是一種基于密度梯度的無參數(shù)估計(jì)方法，從空間任意一點(diǎn)，沿核密度的梯度上升方向，進(jìn)行迭代搜索，最終可以收斂于核密度估計(jì)函數(shù)的局部極大值處。

　　5、創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用

　　(1)該助手主要為公交出行設(shè)計(jì)，與計(jì)算機(jī)、智能公交系統(tǒng)以及北斗衛(wèi)星相結(jié)合，能有效地管理、調(diào)度、配置公交車，做到了科學(xué)規(guī)劃，合理安排。(2)該助手能夠快速分析各時間地點(diǎn)的人流，節(jié)約用戶的等候時間，提高人們的出行效率。(3)該助手工作的信息也將會得到保存，為改善交通現(xiàn)狀提供依據(jù)。同時也對公交出行的財(cái)產(chǎn)安全等起到了一定的保障。(4)該助手實(shí)現(xiàn)了雙向通信，不僅客戶可以查閱到車站以及公交車的詳細(xì)信息。同時司機(jī)也可以掌握站點(diǎn)以及附近車輛信息。(5)應(yīng)用北斗短報(bào)文通信，可以使計(jì)算機(jī)處理中心獲得更準(zhǔn)確的地理位置信息，減少誤差。

　　6、結(jié)語

　　通過北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)與智能公交的結(jié)合產(chǎn)生的智能公交助手，將有效的解決交通擁堵、乘車難等問題。即便是在上下班高峰期，乘客通過智能公交助手了解車輛的擁擠情況以及道路的交通狀況，配合車站工作室合理調(diào)度，用戶以此作為參考來選擇較為合理的線路，大大提高人們出行的效率，避免了公共資源的浪費(fèi)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]畢京學(xué)，甄杰，郭英. Android 手機(jī) GPS 和 A-GPS 定位精度分析[J] . 測繪通報(bào)，2016( 7) ： 10-13.

　　推薦閱讀：《智能建筑與城市信息》(月刊)創(chuàng)刊于1994年，由中國勘察設(shè)計(jì)協(xié)會主辦。國家級刊物。