视频交通检测技术研究

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上海交通大学硕士学位论文
视频交通检测技术研究
and effective algorithms to improve the performance of video detector. In this paper, some practical algorithms are proposed to detect vehicles in traffic scene. First, some methods based on human-machine interaction are studied. These methods are called “region sensor” technology, which depends on the placement of virtual lines or virtual regions in the video image to detect vehicles. The paper mainly discusses three methods about “region sensor”: the virtual loop method, the virtual graph method and the virtual window method. Second, the paper concludes some essential algorithms about motion segmentation and motion tracking, then, a typical algorithm is proposed to segment and track the vehicles in traffic scene and the results are given. By the results of experiments in this paper, most of the algorithms proposed are effective and robust. Admittedly, some of algorithms need to be improved for better performances. KEY WORDS: traffic detection, video-based, virtual line, motion segmentation, motion tracking
英文缩写为 ＩＴＳ
是
运用先进的信息 通信 控制等高新技术对传统运输系统进行改造而形成的一种 信息化 智能化 社会化的新型交通运输系统 它力图最佳地利用现有宏观交通 设施（道路 桥梁 隧道等），通过提高交通资源的利用效率以及提升交通管理的
质量来有效地缓解交通堵塞，减少交通事故，给出行者以舒适安全的交通环境
１ ． １ ． ３ ． １ 环形线圈车辆检测器
环形线圈检测器是目前国内外使用最广泛的车辆检测器，该检测器的工作原 理是把环形线圈 检测单元及馈线线路组成一个调谐电路 此电路中的电感主要 决定于环形线圈，它是车辆检测的敏感元件；电容则决定于检测单元中的电容器 当电流通过环形线圈时，在其周围形成一个电磁场，当车辆行至线圈上方时，在金 属车体中感应出涡流电流，涡流电流又产生与环路相藕但方向相反电磁场，即互 感，使环形线圈电感量随之降低，因而引起电路谐振频率的上升 只要检测到此频 率随车辆经过而变化的信号，就可以判断是否有车辆通过
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上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本文对基于视频的交通检测技术进行了研究 主要目的是提出一 些可以实用的检测交通参数的算法 首先 本文对基于区域感应技术 进行交通检测的方法进行了研究 所谓区域感应技术就是通过人工在 图像区域设置虚拟线或虚拟窗口来感应车辆的运动的技术 主要讨论 了三种方法 虚拟线圈法 虚拟线的时间图法和虚拟窗口法 其次
上海交通大学 硕士学位论文 视频交通检测技术研究 姓名：王伟 申请学位级别：硕士 专业：模式识别与智能系统 指导教师：孙敏 20040101
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视频交通检测技术研究
视频交通检测技术研究
摘 要
在智能交通系统中 交通信息的采集起着很重要的作用 它可以 帮助改善交通信号控制的方案实现交通诱导 提供实时的交通信息 以及对交通状况进行实时监视等
学位论文作者签名：王伟
日期：2004 年 2 月 7 日
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上海交通大学 学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规 定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 □，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密 □。 （请在以上方框内打“√ ”） 学位论文作者签名： 王伟 指导教师签名：孙敏 日期： ２００４ 年 ２ 月 ７ 日 日期：２００４ 年 ２ 月 ７ 日
满足高速率增长的机动车的要求 城市交通基础设施承受着巨大的压力 另一方 面低效率利用和管理技术落后并存 大中城市普遍存在着人车混行 运输效能低 下的现象 这进一步加剧了交通设施短缺造成的困难 此外 减少交通事故和增 强交通安全方面也有待于提高
１ ． １ ． １ 智能交通系统
智能交通系统
Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ
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视频交通检测技术研究
第一章 绪论
１ ． １ 研究背景及意义
随着社会文明程度的提高 城市人口增多 交通拥堵问题正不断困扰着大中 城市人们的生活 由此引发的交通安全 机动车排放污染等正在成为制约经济可 持续发展的 瓶颈 具体表现为 一方面交通拥堵 中国城市道路的修建难以
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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视频交通检测技术研究
１ ． １ ． ２ 交通信息采集
交通信息采集在实现智能交通系统中起着非常重要的作用 交通信息采集包 括 交通参数采集（磁感应检测器 微波探测器 超声波探测器 视频检测器等）； 交通监视（闭路电视系统）；车辆分类等等 采集的交通信息在进行进一步的分析
器按其基本功能可概括为两大类：一类为检测车辆存在的存在型检测器；另一类 为检测车辆通过的通过型检测器 任何车辆检测器至少应具有上述两个基本功能 之一 有些检测器只能检测车辆静态的存在或动态的通过中的一种；有些则既能
检测车辆静态的存在，又能检测车辆动态的通过，称为复合型检测器 车辆检测器 按其基本工作原理可分为电磁感应式 电接触式 光电式 超声波式 红外线式 等多种类型［２］
交通信息的采集主要是通过交通检测器来实现 目前的交通检测 器有磁感应线圈 红外线检测器 微波检测器 超声波等 而磁感应 线圈由于精度较高被大量的采用 然而磁感应线圈埋设于路面下 有 施工和维护不方便 使用寿命不长等缺点 基于视频的交通检测器使 用灵活方便 能获得常规检测器很难测到的重要交通参数 很多场合 可以代替现有的环形线圈检测器 但目前的问题是图像处理的实时性 较差，而且车辆的检测精度受整个系统软 硬件的限制和交通场景环 境的多种干扰因素的制约 因此 需要对基于视频的交通检测技术进 行研究 提出更实用有效的算法十分必要
关键词 交通检测
视频
虚拟线
运动分割
运动跟踪
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视频交通检测技术研究
RESEARCH ON VIDEO-BASED DETECTION ON TRAFFIC INFORMATION
ABSTRACT
The extraction of traffic information plays an important role in Intelligent Transportation System (ITS). The extracted traffic information can help to better the control of traffic signals and release the traffic congestion, and it can also monitor the real-time situation of traffic and provide information for traffic management department. The extraction of traffic information depends on the traffic detectors. Now there are different types of detectors including magnetic loop, infrared detector, microwave detector, ultrasonic detector and so on. Because of the accuracy of magnetic loop, it is vastly used to detect vehicles and extract traffic information. However, the magnetic loop has many shortcomings. For instances, it has to be buried under the surface of the road to detect the pass-by vehicle. Unfortunately, this makes the maintenance more inconveniently and the interruption of the city traffic. Compared with the magnetic loop, the video detector is more flexible to be fixed and can endure for a longer time. But the performance of video detector depends on the speed of image process and the restriction from both software and hardware. Therefore, it is necessary to find some new
本文又对基于运动分割和跟踪的方法检测车辆的技术进行了研究 在
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视频交通检测技术研究
讨论了各种运动分割和跟踪的方法的基础上 提出了一种交通场景下 进行车辆分割和跟踪的方法 并进行了算法验证
通过初步的试验情况来看 本文中讨论和提出的算法可以有效的 检测交通信息 检测结果基本令人满意 目前有待于进一步提高其实 时性和实用性
智能交通概念的正式提出和智能交通研究及实施的大力开展，是从 １９９０ 年美 国智能交通学会的成立开始的 迄今为止，在美国 欧洲 澳洲 亚洲都已有成
功应用的范例［１］ 随着中国改革开放的不断深入，国民经济快速发展，在中国推行 智能交通势在必行
一个较完善的智能交通系统应包括多方面功能与应用 例如 自适应协调的 交通信号控制 城市交通监控与智能诱导系统 公交车优化调度与管理 车辆定 位与管理系统 多模式交通 城市交通信息系统 电子收费 停车管理与停车场 信息系统 交通事故及违章处理等等
和处理后 可以提供给交通管理部门以便高效地对现有交通网络进行合理的动态 规划 及时疏导堵塞路段 提高整个交通网络的利用率 也可以进行交通信号的 控制实现交通诱导 因此智能 还可以在城市交通信息系统中为人们提供实时的交通信息
准确地采集交通信息具有重要意义
１ ． １ ． ３ 车辆检测器
交通信息采集主要通过车辆检测器来实现 美国 日本 澳洲 欧洲等国家 在这方面起步较早，而我国大规模使用车辆检测器是近十多年的事情 车辆检测