随着视频监控技术在道路安全应用的迅猛发展,为实现高速公路智能化管理,提出一套面向高速公路的车辆视频监控分析系统.通过对监控视频流中的车辆进行检测和跟踪,进一步实现了高速公路相关车辆监测的应用.提出了基于双向金字塔多尺度融合的轻量级车辆检测跟踪算法,基于YOLOv3在主干网络上使用轻量级网络EfficientNet,并且利用双向特征金字塔网络进行多尺度特征融合,使得算法在保证检测实时性的同时提升检测的准确度.通过采集高速公路监测视频,构建了一个多场景高速公路车辆目标数据集.在此数据集上的实验结果表明,所提出的算法检测精度达97.11％,高于原始YOLOv3检测算法16.5％,并且结合DeepSORT模型在车辆跟踪上以31帧每秒的帧速度实时运行.同时,该车辆监测系统可在车流量统计、交通异常事件检测领域进行多路实时监测,具有实际应用价值.