一种基于视频图像的车辆测速算法
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为视频图像上的2 个像素段，这 2 个像素段对应的实际距离相等，假设 都 是 A ;在 区 域 A # 中，L 为视频图像 上以〃的下端点为基准向下伸展的像素；在 区 域 B # 中，L 为视频图像上以〃的下端点为基准向上伸展的像 素 ；在 区 域 C # 中，L 为视频图像上以w 的上端点为基准向下伸展的像素；在 区 域 D # 中，L 为视频图像上以 w 的上端点为基准向上伸展的像素；K 为 w 和 〃 这 2 段相等的实际距离在L 移动时对应的变化量。
(中远海运科技股份有限公司，上海200135)
摘要：为 适 应 快 速 变 化 的 交 通 管 理 需 求 ，解 决 地 感 线 圈 和 微 波 车 检 器 等 传 统 车 辆 测 速 分 析 设 备 存 在 的 使 用 寿 命
短 、功 能 单 一 和 运 维 成 本 高 等 问 题 ，提 出 一 种 基 于 视 频 图 像 的 车 辆 测 速 算 法 。该 算 法 利 用 视 频 图 像 与 实 际 距 离 的 对 应 关 系 建 立 像 素 到 距 离 的 二 维 映 射 表 ，可 直 接 利 用 现 有 的 监 控 摄 像 机 ，通 过 寻 找 目 标 在 时 间 序 列 中 的 像 素 位 置 坐 标 ，将 其 转 换 成 实 际 距 离 坐 标 ，求 出 最 佳 的 时 间 - 距 离 曲 线 ，从 而 计 算 出 目 标 的 真 实 速 度 。经 验 证 ，该 算 法 的 准 确 率 高 、抗 干 扰 性 强 、通 用 性 好 。
第 42卷 第 1期
上海船舶运输科学研究所学报
V〇l;2Nal
2019年3月
JOURNALOFSHANGHAISHIPANDSHIPPINGRESEARCHINSTITUTE Mar. 2019
文章编号 1674-5949 (2019)01-0065-05
一种基于视频图像的车辆测速算法
王 成 钢 ， 刘 海 ， 谭中慧
0 引言
随 着 我 国 的 车 辆 保 有 量 不 断 增 加 ，道 路 交 通 管 理 水 平 不 断 提 升 ，道 路 交 通 参 数 调 查 方 面 的 要 求 越 来 越 高 ，其中测速是关键参数之一。 目前应用较为成熟的车速测量设备主要是传统的地感线圈和微波车检器，两 者 均 采 用 稳 定 的 有 源 信 号 作 为 触 发 源 ，原 理 简 单 ，信 号 稳 定 ，缺 点 在 于 ：前 者 长 时 间 受 车 辆 碾 压 ，容 易 损 坏 ，使 用寿命不长，且在运行维护时需开挖路面，难度大、成本 高 ；后者易受邻车的干扰，准确性受制于交通流的复 杂 程 度 。诸 多 问 题 随 着 交 通 的 不 断 发 展 而 日 益 凸 显 。
为解决传统测量方法、测速算法存在的问题，引人图像到距离二维映射和基于最小二乘法的测速拟பைடு நூலகம்算
收稿日期#018-11-16 作者简介：王 成 钢 （1978—" 男 ，上海人,工程师，主 要 从 事 计 算 机 软 件 技 术 与 应 用 研 究 。
66
上海船舶运输科学研究所学报
2019年 第 1 期
A bstract: Thetraditional vehiclespeed analysis methodsrelyingon the information from the tiondevices appear to be not appropriate for the fast developing traffic management suchasshortservicelife andhigh operationandmaintenance cost. This paper proposesanalgorithm of throughanalyzingthevideoimagesfromthemonitoringcameraswhicharealreadyequippedfortrafficmanagementneeds. The two-dimensional mappingandleastsquaremethodisusedinthealgorithmtodeterminetheoptimal estimatesofthetargetcoor dinatesintimesequenceand the speed of thetarget. The algorithmis verifiedaccurate，antigammingand K e yw o rd s：videoimage；vehiclespeedmeasurement；two-dimensional mapping；least square；linearfitting
近 年 来 ，随 着 视 频 图 像 处 理 技 术 的 快 速 发 展 ，许多学者开始致力于研究基于视频图像技术的交通参数检 测方法[1]，先后研究出虚拟线圈法和轨迹跟踪法并将其运用到车速测量中[2]。这 2 种方法可有效避开传统 物 理 接 触 式 车 速 测 量 方 法 存 在 的 问 题 ，安 装 简 单 ，维 护 方 便 ，受 交 通 流 状 况 的 影 响 较 小 ，但 在 车 辆 提 取 、目标 分割和稳定性跟踪等关键环节存在诸多技术瓶颈，检测的准确性和稳定性均难以满足实用要求。
关键词：视 频 图 像 ；车 辆 测 速 ；二 维 映 射 ；最 小 二 乘 法 ，直线拟合 中图分类号：TP391. 41 文献标志码：A
A Vehicle Speed Measurement Algorithm Based on Video Image Processing
WANG Chenggang， L IU H a i， TAN Zhonghui (C O S C O S H I P P I N G T e c h n o lo g y C o . ，L t d . ，S h a n g h a i 200135, C h in a )
法 ，通过将连续多帧目标在视频图像中的像素空间位置转换成时间序列上的距离空间位置，并对该组数据进
乘
， 佳的时间-位置 ，从而计算
标 速 度 。该方
利用多
和
多 个 坐 标 位 置 ，采用
的 方 式 ，最大程度
异常点，有效提高车速测量的准确性和抗干扰性。
1 视频图像和实际距离的二维映射
1 . 1 行到距离一维映射模型 图 1 为摄像机成像抽象模型。图 l a 中：A # 、B # 、C #和 D #为 视 频 图 像 上 4 个不同的求解区域；w 和 n
(中远海运科技股份有限公司，上海200135)
摘要：为 适 应 快 速 变 化 的 交 通 管 理 需 求 ，解 决 地 感 线 圈 和 微 波 车 检 器 等 传 统 车 辆 测 速 分 析 设 备 存 在 的 使 用 寿 命
短 、功 能 单 一 和 运 维 成 本 高 等 问 题 ，提 出 一 种 基 于 视 频 图 像 的 车 辆 测 速 算 法 。该 算 法 利 用 视 频 图 像 与 实 际 距 离 的 对 应 关 系 建 立 像 素 到 距 离 的 二 维 映 射 表 ，可 直 接 利 用 现 有 的 监 控 摄 像 机 ，通 过 寻 找 目 标 在 时 间 序 列 中 的 像 素 位 置 坐 标 ，将 其 转 换 成 实 际 距 离 坐 标 ，求 出 最 佳 的 时 间 - 距 离 曲 线 ，从 而 计 算 出 目 标 的 真 实 速 度 。经 验 证 ，该 算 法 的 准 确 率 高 、抗 干 扰 性 强 、通 用 性 好 。
第 42卷 第 1期
上海船舶运输科学研究所学报
V〇l;2Nal
2019年3月
JOURNALOFSHANGHAISHIPANDSHIPPINGRESEARCHINSTITUTE Mar. 2019
文章编号 1674-5949 (2019)01-0065-05
一种基于视频图像的车辆测速算法
王 成 钢 ， 刘 海 ， 谭中慧
0 引言
随 着 我 国 的 车 辆 保 有 量 不 断 增 加 ，道 路 交 通 管 理 水 平 不 断 提 升 ，道 路 交 通 参 数 调 查 方 面 的 要 求 越 来 越 高 ，其中测速是关键参数之一。 目前应用较为成熟的车速测量设备主要是传统的地感线圈和微波车检器，两 者 均 采 用 稳 定 的 有 源 信 号 作 为 触 发 源 ，原 理 简 单 ，信 号 稳 定 ，缺 点 在 于 ：前 者 长 时 间 受 车 辆 碾 压 ，容 易 损 坏 ，使 用寿命不长，且在运行维护时需开挖路面，难度大、成本 高 ；后者易受邻车的干扰，准确性受制于交通流的复 杂 程 度 。诸 多 问 题 随 着 交 通 的 不 断 发 展 而 日 益 凸 显 。
为解决传统测量方法、测速算法存在的问题，引人图像到距离二维映射和基于最小二乘法的测速拟பைடு நூலகம்算
收稿日期#018-11-16 作者简介：王 成 钢 （1978—" 男 ，上海人,工程师，主 要 从 事 计 算 机 软 件 技 术 与 应 用 研 究 。
66
上海船舶运输科学研究所学报
2019年 第 1 期
A bstract: Thetraditional vehiclespeed analysis methodsrelyingon the information from the tiondevices appear to be not appropriate for the fast developing traffic management suchasshortservicelife andhigh operationandmaintenance cost. This paper proposesanalgorithm of throughanalyzingthevideoimagesfromthemonitoringcameraswhicharealreadyequippedfortrafficmanagementneeds. The two-dimensional mappingandleastsquaremethodisusedinthealgorithmtodeterminetheoptimal estimatesofthetargetcoor dinatesintimesequenceand the speed of thetarget. The algorithmis verifiedaccurate，antigammingand K e yw o rd s：videoimage；vehiclespeedmeasurement；two-dimensional mapping；least square；linearfitting
近 年 来 ，随 着 视 频 图 像 处 理 技 术 的 快 速 发 展 ，许多学者开始致力于研究基于视频图像技术的交通参数检 测方法[1]，先后研究出虚拟线圈法和轨迹跟踪法并将其运用到车速测量中[2]。这 2 种方法可有效避开传统 物 理 接 触 式 车 速 测 量 方 法 存 在 的 问 题 ，安 装 简 单 ，维 护 方 便 ，受 交 通 流 状 况 的 影 响 较 小 ，但 在 车 辆 提 取 、目标 分割和稳定性跟踪等关键环节存在诸多技术瓶颈，检测的准确性和稳定性均难以满足实用要求。
关键词：视 频 图 像 ；车 辆 测 速 ；二 维 映 射 ；最 小 二 乘 法 ，直线拟合 中图分类号：TP391. 41 文献标志码：A
A Vehicle Speed Measurement Algorithm Based on Video Image Processing
WANG Chenggang， L IU H a i， TAN Zhonghui (C O S C O S H I P P I N G T e c h n o lo g y C o . ，L t d . ，S h a n g h a i 200135, C h in a )
法 ，通过将连续多帧目标在视频图像中的像素空间位置转换成时间序列上的距离空间位置，并对该组数据进
乘
， 佳的时间-位置 ，从而计算
标 速 度 。该方
利用多
和
多 个 坐 标 位 置 ，采用
的 方 式 ，最大程度
异常点，有效提高车速测量的准确性和抗干扰性。
1 视频图像和实际距离的二维映射
1 . 1 行到距离一维映射模型 图 1 为摄像机成像抽象模型。图 l a 中：A # 、B # 、C #和 D #为 视 频 图 像 上 4 个不同的求解区域；w 和 n