交通系统中视频车辆检测技术的研究资料下载.pdf
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首先,结合实际交通图像中的真实场景,将图像分为前景和背景两部分,采用经典的背景差分法去除静止背景,从而得到前景运动目标。
在此过程中,运用基于概率统计的统计平均法进行背景的建模,并提出了基于帧差法的像素分类背景更新法,通过实验证实,与传统方法相比,背景更加准确,有效减少“融合”现象。
然后,针对前景运动目标中阴影与车辆共存的实际现象,利用光学原理,提出一种新的阴影去除方法,即用当前帧背景差分后的运动目标与背景对应像素点的亮度进行比值判断,根据反射率及照度的不同,可完成车辆和阴影的分割,但仍需迸一步提高其准确性。
在研究的过程中用于图像处理及分析的大量图片均来源于作者真实拍摄的交通图像,应实验证明,所采用及提出的方法可有效达到预期要求,有较强的实用性及鲁棒性。
关键字:
lTs,视频车辆检测,背景差分,统计平均,亮度,阴影中国海洋大学硕士学位论文ResearchonVideobasedVehicleDetectioninITSAbstractIntelligentrransportationSystem(ITS)isanewf6cusofresearchandapplicationiIlthefieldoftraIlsportationItstheinte乒ation0fmuchadvancedmulti-disciplina巧tecllllology,suchasComputerTechll0109yImageProcessiIlg,aIldAnificialIIltelligencc111issystemhasobviousadVantagesininfb册ationprocessingand孕eatpotentialforfuturedevelopmentAsanessentiaIpanofnS,video-basedVetlidedetectionmethodhasu印aralleledadVantagesoverthetraditionalVehicledetectionmethodSHoweVer,asdeobasedVehicledetectionmethodissubjectedtothecontrolofenviroIlent,climateandotherfactors,thetechnologyneedSt0beimproVedContinuouslyVideobasedVehicleDetectionmethodiscomposedofImageAcquisition,imagepreproCessingandimage柚alysis(extractionofthet噼etVehide)iIlgeneralIIlthispaper,alotofresearchandexplorationaredoneonthekeyissuesdboutthethree-partofthepaperAnewfeasiblemethodisproposedbaSed0nmuchtheoryandp豫ctice,tIlefeasibilityofwhichiSpr0VedbyexperimentsthenThemaillC0ntentsofthisaItideareasfbllows:
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【elsofmemoViIlgta唱etandthebackgroundwhichbelongstothecurrent行amethathasbeendiIbrentiatedbybackgrounddiference-baSedmethodtomakethejudgmentwecanextracttheVehidebypartitioniIlgtheVehicleandshadowinacCordancewiththedi跣rence0nreflectanceandillumiIlationThela唱enumberofpicturesthatusedforimageprocessingand锄alysisintheresearcharetakenfromthetmeiInag色ofthetmEicbytheauthorExperimentsproVethatthenewmethodise虢ctiVeaIldcanacmeVethedesifedrequirements;
thepracticalityandstmngrobustnessareachieVedaSweUKeywords:
I,IS,video-basedVehicledetection,Baclgrounddimrence,thestatisticaIaVerage,brightness,shadowIII独创声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含未获得(注;
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奎拦豆窒2或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
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M年易月厂日3智能交通系统中视频车辆检测技术的研究1绪论11智能交通系统(ITS)概述当今时代是一个经济科技日新月异的时代,随着城市化的进展和汽车的普及,无论是在发展中国家还是发达国家,交通拥挤加剧、交通事故频繁、交通环境恶化等问题都变得日趋严重。
汽车数量的急剧增加,导致现有道路结构远远不能满足经济发展的需要;
人口的不断增长,城市建设占地率的提高,使可供修建公路的空间越来越少。
在这种背景下,人们已逐渐意识到单依靠道路的建设永远不可能满足日益膨胀的交通需要,必须依靠高科技来改进现有的道路运输系统,进行有效的交通管理,于是,智能交通系统的概念应运而生。
111智能交通系统的内容智能交通系统,简称Irrs(111telligentTfaIlspoftationSyst锄)是当代科学技术充分发展和进步的产物,旨在将先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等综合运用于地面交通管理体系,建立起一种大范围、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的交通管理系统。
可以认为智能交通系统是将信息技术应用于交通的设计、规划、管理的一种新型交通系统【11。
智能交通系统是一个综合性的体系,它包含的主要子系统f2J可分为:
车辆控制系统。
该系统是辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车的系统。
该系统在汽车前部和旁侧安装上雷达或红外探测仪,可以准确地判断车与障碍物之间的距离,在遇紧急情况时,车载电脑可以及时发出警报或自动刹车避让,并根据路况自行调节行车速度。
交通监控系统。
该系统可以在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通信联系网络,可以将交通事故信息,交通拥挤信息,路况信息等,以最快的速度传达给驾驶员和交通管理人员。
运营车辆调度管理系统。
该系统在汽车上安装车载电脑与调度管理中心的计算机以及全球定位系统GPS实现卫星联网。
在该联网系统中,驾驶员与调度管理中心之间进行双向通信,为商业车辆、公共汽车和出租汽车提供更高效率中国海洋大学硕士学位论文的运营系统。
该系统有很强的通信能力,车辆实施控制范围广。
旅行信息系统。
该系统专为外出旅行人员随时提供各种交通信息。
该系统所提供信息的媒介多种多样,如路标、无线电、电脑、电视、电话、车内显示屏等。
旅行者可采用多种方式随地、随时从信息系统中获得所需要的信息。
智能交通系统rrS的主要目标是使汽车与道路的功能智能化,保障交通安全、提高交通效率、降低能源消耗、改善城市环境,能够在较完善的道路设施基础上,将先进的交通理论与先进技术集成并运用于交通运输的整个过程,加强车、路、人三者之间的联系。
该系统通过智能化地收集、分析交通数据,及时、准确地将交通信息反馈给系统操作者或驾驶员。
系统操作者或驾驶员借助反馈的交通信息,迅速做出反应以改善交通状况。
智能交通系统强调的是系统性、实时性、信息交互性以及服务的广泛性,与原来的交通管理与交通工程有着本质区别。
112智能交通系统的发展历程及研究现状智能交通系统的发展【3】是从20世纪六、七十年代后逐步开始的。
当时欧、美、日等工业化国家开始采用以提高效率和节约能源为目的的交通管理系统和交通需求管理对策。
而随着科学技术的发展,交通监控、交通诱导、信息采集及传输等系统在交通管理中发挥了很大作用。
但是这些技术仅单纯对车辆或道路实施科学化管理,功能单一,范围小,系统性不强。
80年代以来,以计算机技术、通信技术和控制技术为代表的信息技术在交通管理与控制中得到广泛应用,并取得了良好的效果。
但是,与此同时也暴露出很多问题。
为了解决这些存在的问题,迫切需要人们探索和建立一种大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通管理系统,这也就形成了所谓的智能交通系统。
从rrS发展情况来看,rrs已不仅限于解决交通拥堵、交通事故、交通污染等问题,也成为缓解能源短缺、培育新兴产业、增强国际竞争力、提升国家安全的战略措施。
经过30多年的发展,rrS的开发应用已取得巨大成就。
美、欧、日是世界上经济发展水平最高的国家,也是世界上rrs开发应用的最领先的国家141。
美、欧、日等发达国家基本上完成了rrs体系框架的构建,关键技术研发也已取得突破性进展,并且在重点发展领域大规模应用。
1国外智能交通系统的发展历程及研究现状2智能交通系统中视频车辆检测技术的研究美国是世界上公路运输最发达的国家之一。
从50年代就开始按照公路网规划进行大规模建设,目前已在全国范围内实现了纵横交错、四通八达的现代化公路网络。
但是随着经济与社会的发展,公路交通量与日俱增,其交通堵塞、拥挤的现象日益增多。
美国ITS【51的雏形是始于20世纪60年代末期的电子路径导向系统(ERGS),20世纪80年代中期,加利福尼亚交通部门研究的鼢nF烈DER系统获得成功,此后开展了一系列这方面的研究,1990年美国运输部成立智能化车辆道路系统(HS)组织,1991年底,美国国会通过了一个“综合地面运输效率法案,即:
ISA,其目的就在于要发展一个经济上有效、环境上完善的国家综合地面运输系统,以便能够高效率地运送人员和货物,为美国参与全球经济竞争提供基础。
1992年,由美国运输部、联邦顾问委员会和美国智能运输协会联合制订了一项美国“智能运输系统发展战略计划。
在对rrS的发展规划中,美国非常重视rrS即将形成的巨大市场,对rrs的服务领域进行了广泛而又深远的研究。
其实施战略是通过实现面向21世纪的公路交通智能化,以便从根本上解决和减轻事故、混杂、非效率、能源浪费等交通中的各种问题。
1995年3月美国运输部正式出版公布了“国家ITS项目规划,明确规定了ITS的7大领域(即基本系统)和29个用户服务功能(即子系统)。
根据美国的11rS项目规划,从2000年到2011年,美国准备投资2000亿美元构造全国的ITS。
并且已在洛杉矾等地开发了实用ITS。
在洛杉矶市的自动交通检测和控制中心(A码AC),计算机系统监控全市的交通状况和系统自身性能;
道路上埋设的感应线圈可检测车辆的车速,车流量及道路占用情况,并可在一秒钟内实时修改数据;
交通信号可由计算机根据实际情况进行自适应调整或人为干涉:
关键路段和重点地区配有摄像机,以实时观察路段的交通情况。
据统计,灯SAC系统的运行平均减少出行者12的出行时间,32的交叉路口耽误和30的不必要停车。
在不增加道路投资的前提下,该lTs十分明显的提高了路网交通效率,减少了车辆尾气排放及环境污染。
目前,美国在智能公共交通领域已建立起相对完善的车队管理(通讯系统、地理信息系统、车辆自动定位系统、乘客自动计数系统、公交运营软件系统、交通信号优先系统)、公交出行信息(出行前公交系统、车站路边的公交信息系统、车上公交信息系统、综合乘客信息系统)、电子收费和交通需求管理技术等3中国海洋大学硕士学位论文四大系统及多个子系统及技术规范标准。
rrS在日本的发展始于20世纪70年代【6】,从1973年到1978年,日本投入了大量的人力和资金,成功地组织了一个“动态路径诱导系统的实验。
之后,在20世纪80年代中期到90年代中期的10年时间,日本相继完成了路车间通信系统(RACS)、交通信息通信系统(TICS)、宽区域旅行信息系统、超智能车辆系统、安全车辆系统及新交通管理系统等方面的研究。
1995年7月成立CS(道路交通信息通信系统(VeMcleh6D彻ation锄dCommuIlicationSvstem)中心。
1995年8月,在详细分析11rS用户服务范围的基础上,提出了日本公路交通车辆领域的信息化实施方针。
目前,日本的玎S研究与应用开发工作主要围绕三方面进行,它们分别是:
汽车信息和通讯系统VICSfvehiclehlf0咖ationandCommunicationSystem)、不停车收费系统ETC(ElectronicTonCollection)、先进道路支援系统AHS(AdvancedHigllwaySystem)。
VICS系统以向驾驶员提供道路交通情报、是道路交通安全通畅为目的,已于1996年开始投入使用,到2000年为止,装载有接收此类交通信息的车载路径导航装置的车辆已达250万辆之多:
ETC的应用也日趋广泛,目前日本ETC采用的方式是在车内设通讯器,在收费站设道路天线,通讯器以IC卡为介质,使用时将IC卡插入车内通讯器,在收费站设道路天线,通讯器以IC卡为介质,使用时将IC卡插入车内通讯器,通过收费站时,车内通讯器与道路天线进行双向无线通讯,收费站控制系统自动从IC卡账户中拨通行费,这样收费站的通行能力提高为原来的4倍以上;
自动高速公路AHS的研究正积极展开,1996年9月在正式投入使用的高速公路上进行了往返11lml的AHS系统实验,实验内容包括连续自动驾驶和防撞、防脱线等安全行驶系统,并取得了令人满意的效果。
为推广应用盯S的研究成果,引进先进技术,实现邢的多元化,发挥先进技术的优越性,日本还先后制定了Smanway(智能道路)计划和SmancardASV(AdvancedSafetyVehicle,先进安全型汽车)计划。
此外,以新的交通控制系统为中心的UTMS,以提高安全性、运输效率、快速、舒适为目的、瞄准新一代道路交通系统的舢玎S,以21世纪初实现先进的安全车辆为目的的ASV以及20一30年后将广泛覆盖rrS技术领域的SSVS系统等也都在积极向前推进。
欧洲的rrs开发与应用是与欧盟的交通运输一体化建设进程紧密联系在一4智能交通系统中视频车辆检测技术的研究起的。
1969年欧共体委员会就提出要在成员国之间开展交通控制电子技术的演示。
从1986年起,西欧国家开始在“欧洲高效安全交通系统计划(PROM唧US)”【7l和“保障车辆安全的欧洲道路基础设施计划(DRE),两大计划指导下开展交通运输信息化领域的研究、开发与应用。
1988年由欧洲10多个国家投资50多亿美元,联合执行旨在完善道路设施,提高服务质量的DRE计划。
目前欧洲各国正在进行Telemetdc的全面应用开发工作,计划在全欧范围内建立专门的交通无线数据通信网。
智能交通系统的交通管理、车辆行驶和电子收费等都围绕Telemet血和全欧无线数据通信网来实现。
目前
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