Traffic Anomaly Detection · Geospatial Perspective

地理空间视角下融合规则与模式的
目标异常交通行为检测方法

TraB: Integration of Traffic Rules and Behavioral Patterns

罗霄月 · 程诗奋 · 王艳慧 等
中国科学院地理科学与资源研究所
2026年1月

复杂交通场景的检测挑战

现有方法主要依赖实时轨迹检测交通违规行为

未充分利用历史轨迹数据,难以识别偏离正常模式的异常

缺乏自动化和智能化的异常行为检测能力

现有方法的三大类型

📊

LowF

基于低层视频特征

• 提取亮度、光流向量等特征

• 对光照变化敏感

• 易受噪声和阴影影响

• 缺乏语义信息融合

🛣️

TraM

基于移动目标轨迹

• 分析轨迹序列

• 对低层扰动鲁棒性强

• 局限于图像空间

• 缺乏地理方位映射

🤖

DeeL

基于深度学习

• 利用CNN、RNN等模型

• 依赖大规模标注数据

• 黑箱特性

• 缺乏明确语义解释

核心创新:TraB方法

融合交通规则与行为模式

在统一的地理空间框架下,有效融合交通规则的显性约束与历史行为模式的隐性规律,实现智能化、高精度、鲁棒性检测

地理空间视角

建立图像空间与地理空间的映射关系,实现多要素的空间化建模与语义化解释

实时+历史协同

构建实时与历史轨迹协同分析框架,从"事件驱动"转向"规律建模"

六大核心定义

定义1:监控视频

由多个视频帧组成,每帧包含多个目标轨迹

定义2:交通场景

包含道路、交通规则、移动目标及相关基础设施

定义3:移动目标

具有独立运动能力的单个实体(车辆、行人等)

定义4:行为模式

通过历史轨迹挖掘得到的正常行为规律

定义5:交通规则

线规则(禁止压线、逆行)和面规则(禁止进入)

定义6:异常行为

违反交通规则或偏离正常行为模式的行为

TraB方法的三大核心模块

1

轨迹提取与数据准备

利用目标检测与跟踪算法提取实时与历史轨迹

• 通过监控摄像头获取视频序列

• 提取移动目标的实时轨迹

• 积累历史轨迹数据

• 为后续分析提供基础数据

2

行为模式识别

基于道路网拓扑结构的方位信息提取与轨迹聚类

• 提取目标轨迹方位信息

• 方位聚类算法分析多帧历史轨迹

• 识别目标行为模式

• 挖掘正常行为规律

3

综合异常检测

融合交通规则与行为模式的多维度分析

四个维度

⏰ 时间维度
📍 地点维度
🚗 目标类型维度
📊 行为模式维度

实验结果与性能对比

Experimental Results on Xinyang Traffic Dataset (2023)

数据集规模

1.5小时

视频时长

120万

轨迹点数

2个

真实场景

vs LowF

11.39% ~ 17.81%

综合指标提升

vs TraM

14.09% ~ 20.62%

综合指标提升

vs DeeL

10.06% ~ 23.40%

综合指标提升

鲁棒性提升

↓60.93%

评估指标标准差最大降幅

在复杂交通场景中表现出更高的稳健性

TraB的智能检测能力

基于规则的异常

逆行检测

压线检测

禁止进入检测

基于模式的异常

异常转向

异常停车

非典型路径选择

应用价值与意义

公共安全监管

实时检测高风险交通违规行为,保障公共安全

智能交通管理

交通管理部门提供智能化监控手段

行为模式挖掘

识别隐性异常行为,如频繁违规停车、隐蔽路径选择

视频监控智能化

提升视频监控系统的自动化和智能化水平

TraB方法的核心优势

🎯

高精度

综合指标提升10%~23%

🛡️

高鲁棒性

标准差降低最多60.93%

🤖

智能化

识别偏离模式的异常