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二○一二～二○一三学年第一学期信息科学与工程学院现代检测技术小论文课程名称：现代检测技术专业：控制理论与控制工程学号：201204703052姓名：张勇军指导教师：潘炼二○一二年一月二日现代检测技术在基于视频技术的微观交通流信息采集系统方面的研究摘要现代检测理论与技术,完全有能力采集到完整的微观交通流数据,即断面区域或车辆序列信息,包括每一辆车的车辆属性、位置属性和运动属性。微观交通流信息对于通行能力分析、智能交通控制、异常交通状态识别、微观交通流特性研究、宏观交通流行为理解以及实验交通工程学的发展，具有重要的意义。视频检测技术在微观交通流信息采集和研究中具有无可替代的作用。文章系统分析和完整描述了断面和区域两类微观交通流信息，介绍了在此基础上开发的微观交通流视频信息采集系统。关键词微观交通流信息；信息采集；断面或区域检测；视频检测技术1引言数据和信息处理已成为现代交通管理所面临的最大挑战,其中信息包括宏观交通流信息和微观交通流信息。宏观交通流信息包括流量速度、密度、占有率、行程时间、OD、排队长度等，由于更直接地运用于交通规划、设计、管理和控制，易于一般性理解，精度要求不高，信息采集理论和技术较为成熟，市场化程度较高，像感应线圈、红外线、超声波、微波、常规的视频检测等。宏观交通流数据通常为一定时间或空间下的统计、集聚数据，尽管粒度可以很细，但难于充分反应个体交通行为及相互之间的关系。如AutoScope等产品,统计间隔可以设置为10s或更低，而事实上不仅无助于微观交通信息的需要，也失去了宏观的意义。从理论上讲，宏观交通流数据是在微观检测的基础上统计或推断出来的。之所以很少有系统地给出完整微观交通流信息，笔者认为有两方面的原因：①技术不成熟。有些统计数据在宏观上可以接受，但要应用到微观，则会偏差很大。GPS由于精度与普及率等问题,也难以满足要求;②市场因素。微观信息更多地面向研究，市场有限，开发亦有限。目前，交通工程领域所面临的一系列问题，已经使微观交通流信息的应用及采集技术的开发变得很迫切。⑴应用领域。应用领域对微观交通流信息的需求包括：①交通控制与诱导。很多场合下需要知道单个车辆或车辆群的实时位置与运动信息，传统的检测手段无法提供；②异常车辆的识别。除检测宏观的交通拥挤或排队外，需要对单个的车辆进行识别和跟踪，以发现异常事件，如违章、抛锚、事故等；③动态通行能力检测。为了有效地进行交通管理，需要掌握交叉口、匝道、交织段等关键点通行能力的实时变化；④宏观交通流参数的精确测定，如交通流密度、最大流率等。⑵研究领域。研究领域对微观交通流信息的需求包括：①驾驶行为理论研究。如车道变换、超车、跟车、车辆加速、减速、冲突、交织等各种微观交通现象；②交通仿真理论研究。交通仿真模型的开发和标定需要微观交通信息的支持，使仿真的结果与实际情况更为接近；③实验交通工程学的研究.准确可靠的微观交通流信息,是实验交通工程学发展的基础,从而避免因引入过多的主观假设而陷入纯理论的陷阱;④复杂交通问题研究.如拥挤时瓶颈通行能力的下降,高密度状态下的停车起动波,自发性的交通拥挤,拥挤排队的起始点向瓶颈处下游漂移,以及交通流的弹性/可压缩性等.为了获取真实有效的微观交通流信息,非常规的技术手段得到运用,如计算机视觉技术、遥感技术、激光扫描技术等。使用直升机在500m以内的空中进行拍摄,通过图像处理、车辆检测和跟踪技术，最终获得观测区域的车辆运行轨迹。利用红外技术,在600m的高空拍摄,获取交通流信息.国内一些研究机构采用智能视觉技术,监测分析交通行为.虽然在微观交通流信息采集技术方面,国内外有很多的研究,但对微观交通流信息本身缺乏系统性的描述.本文试图予以探讨,以期明确研究开发的方向,然后介绍笔者运用视频技术在断面和区域微观交通流信息检测方面的研究成果.2微观交通流信息笔者认为,微观交通流信息是指在一定时间和空间内,能够完整地描述每一辆车的车辆属性、位置属性、运动属性，并蕴含车辆之间相互关系的车辆序列信息.1)车辆属性指车型、尺寸、颜色、重量、车牌号等信息。在具体的检测中，通常只能得到部分信息;2)位置属性指车辆在特定时刻所处的具体位置，如所处地点、相对坐标值等;3)运动属性指车辆在特定时刻的运动状态，如瞬时速度及方向、占有时间等;微观交通流信息是最基本的交通流信息,下面从断面和区域的角度分别予以考察.2.1断面微观交通流信息1)模型描述.断面微观交通流信息是指在一定的时间段内,通过某一检测断面的车辆序列信息,可用公式(1)-(3) 表示.式中:,为到达检测断面的车辆序列号;为第辆车的微观交通流信息;、、分别为第 辆车的车辆属性、位置属性、运动属性。位置属性对应于指定的检测断面，在这里是固定的，可用断面代号表示；、、分别为第辆车的车辆长度(m)、宽度（m）、