基于視覺(jué)的高速公路匝道口檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)的研究.pdf

1、近10年來(lái)，我國(guó)的高速公路建設(shè)得到了快速發(fā)展，至2010年我省高速公路網(wǎng)絡(luò)已全面建成。但是隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高速公路的現(xiàn)有服務(wù)水平已日漸無(wú)法滿足交通流量的快速增長(zhǎng)，因此提高高速公路的效用就顯得格外重要。提高高速公路的效用有多種方法，在建成高速公路上提高效用的一個(gè)實(shí)用經(jīng)濟(jì)的辦法是采用自動(dòng)監(jiān)控方法取代現(xiàn)有的半自動(dòng)監(jiān)控方法，通過(guò)擴(kuò)展監(jiān)控軟件功能可充分利用已有監(jiān)控硬件設(shè)施。匝道口尤其是出匝道口作為高速公路日漸擁擠后首先會(huì)出現(xiàn)擁

2、堵的位置，在現(xiàn)有高速公路上已出現(xiàn)常發(fā)性擁擠的情況，根據(jù)規(guī)范需按A11類監(jiān)控水平設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件。A11系統(tǒng)要求監(jiān)控軟件應(yīng)具備交通異常自動(dòng)判斷功能，能針對(duì)常發(fā)性和偶發(fā)性交通擁擠實(shí)行主線控制，必要時(shí)可實(shí)行通道控制或匝道控制。根據(jù)這一要求利用匝道口視頻采用檢測(cè)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)從半自動(dòng)控制到自動(dòng)控制的轉(zhuǎn)變，確保高速公路匝道管理，就成為必須的手段。本文就對(duì)以匝道管理控制理論為基礎(chǔ)的視頻檢測(cè)監(jiān)控軟件系統(tǒng)做了詳盡的研究，對(duì)視頻監(jiān)控在高速公路交通管理的信息分析

3、處理這一新的實(shí)踐領(lǐng)域做了具體的研究工作。
　　 本文按需求、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試過(guò)程研究了視頻監(jiān)控軟件管理匝道口交通時(shí)實(shí)現(xiàn)的信息分析處理的技術(shù)。首先，本文仔細(xì)研究了軟件需求，圍繞著高速公路效用的國(guó)外實(shí)踐及國(guó)內(nèi)規(guī)范介紹了效用。具體則從歐洲使用效用措施的幾個(gè)方面出發(fā)，闡述了效用措施的技術(shù)內(nèi)容，然后結(jié)合我國(guó)2004年通用規(guī)范設(shè)定以及現(xiàn)有高速公路硬件情況，確定匝道控制采用的效用措施，即當(dāng)匝道擁堵超過(guò)限值時(shí)采用重型車(chē)道啟動(dòng)和動(dòng)態(tài)限速的預(yù)案。接

4、著，本文根據(jù)需求進(jìn)行軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)，就上述效用措施及匝道控制算法確定系統(tǒng)架構(gòu)，并進(jìn)一步按此架構(gòu)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)中設(shè)置有一個(gè)視頻信息采集模塊和兩個(gè)信息處理模塊，其中視頻信息采集模塊根據(jù)檢測(cè)算法檢測(cè)速度等交通流參數(shù)。第一個(gè)信息處理模塊采用匝道控制理論設(shè)定匝道交通流匯入比閾值，系統(tǒng)流程判斷擁堵(分析檢測(cè)到的交通流參數(shù)計(jì)算出的交通流匯入比是否超過(guò)閾值)，根據(jù)判斷結(jié)果確定采用相應(yīng)限速值從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)限速。第二個(gè)信息處理模塊為在啟用重型

5、車(chē)道時(shí)采用跟蹤與軌跡識(shí)別算法監(jiān)控非重型車(chē)是否進(jìn)入重型車(chē)道。視頻硬件是根據(jù)匝道口的具體情況確定為采用已安置的視頻傳感器，用于同時(shí)分別采集匝道口的匝道車(chē)流和主車(chē)道車(chē)流，以判別匝道擁擠。
　　 為了解決本文中的識(shí)別軌跡的難點(diǎn)，本文采用了基于隱馬爾科夫的軌跡識(shí)別算法，并對(duì)幾種不同形狀的軌跡進(jìn)行識(shí)別的實(shí)驗(yàn)，由訓(xùn)練樣本訓(xùn)練出模型參數(shù)，計(jì)算測(cè)試樣本對(duì)于模型的概率，其中概率最大的樣本即認(rèn)為是測(cè)試樣本所屬模型參數(shù)，根據(jù)測(cè)試，識(shí)別的準(zhǔn)確率及實(shí)時(shí)性皆

6、能符合規(guī)范要求。
　　 最后本文采用VC++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了基于視覺(jué)的匝道口檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)可以判別匝道口擁擠程度，并決策是否進(jìn)入擁堵?tīng)顟B(tài)，同時(shí)啟動(dòng)管理預(yù)案，即啟用重型車(chē)道及動(dòng)態(tài)限速，啟用重型車(chē)道時(shí)檢測(cè)小型車(chē)的軌跡是否違章進(jìn)入重型車(chē)道。
　　 本文針對(duì)監(jiān)控設(shè)計(jì)實(shí)踐，在結(jié)合匝道管理算法與監(jiān)控動(dòng)態(tài)圖像理解算法方面做了開(kāi)創(chuàng)性的工作，將監(jiān)控軟件從信息采集階段上升到信息分析處理與決策階段，從而將監(jiān)控軟件的功能由半自動(dòng)控制提升為自動(dòng)控制