[信息与通信]智能图像处理的交通应用.doc

视频图像处理技术在智能交通系统中的应用 中文摘要 视频交通流参数的检测在智能交通系统(ITS)中起着越来越重要的作用，它能使交通管理者更加全面地了解交通运行状况。常用的交通流参数的检测有多种方式，但其中基于图像处理技术的视频车辆检测方式近年来发展很快，由于它具有许多其他参数检测方式所没有的优点，因此它逐渐地成为智能交通系统领域的一个研究热点。 基于视频的交通流参数检测系统具有直观、安装简便、费用低，它代表了车辆检测器的发展方向。城市交通的十字路口，车辆是按车道行驶的，车辆的检测是基于各个车道上的交通图像分析和处理来实现，我们通过在各个车道上设置虚拟检测区域，通过提取检测区域域中的图像特征来检测交通流参数。 本文以在城市录制的一段十字路口交通视频为研究对象，先获取图像背景、再进行图像门限分割及二值化、图像去噪等图像预处理，并在此基础上通过实现在虚拟检测区域内的车辆计数，提出了一种城市道路交通智能控制视频处理系统模型，该系统模型包含了在车流量计算基础上的交通灯智能控制和闯红灯车辆的跟踪。具体的研究内容主要有： (1)研究并分析了在视频交通图像里面如何提取运动目标的过程，采取背景差分的方法来提取运动车辆目标； (2)根据设置的虚拟检测区域，分析该区域内图像随时间变化的特征，完成虚检测区域域内车流量计算； (3)提出了一种城市道路交通智能控制视频处理系统模型，获得了十字路口各方向的车流量参数和违章车辆信息，并利用这些参数和信息实现了交通信号灯的智能控制以及对闯红灯违章车辆的跟踪。 最后本文所使用的算法，主要采用了VC++6．0和OpenCV图像开发包，在PC 机上给予了设计与实现并取得了较好的效果。 关键词：智能交通系统；视频车流量检测；车辆跟踪 第一章 绪论 1.1课题的研究背景和意义 社会生产力的发展推动着交通运输现代化的进程，然而在享受着现代化交通带来的巨大便利的同时，人们也面临着道路拥挤堵塞、交通事故频发等问题导致的严重困扰。交通需求不断增长、交通系统日益复杂，单独从车辆方面或道路方面考虑，均很难有效地解决交通问题。于是，近年来把道路、车辆等，凡与交通有关的所有一切都归为一体的智能交通系统(Intelligem Transportation System，ITS)[1]的研究开发应运而生。 ITS是一种实时、高效、全方位的综合交通运输管理系统。它是将先进的信息技术、定位导航技术、数据通信传输技术、自动控制技术、图像分析技术以及计算机网络和信息处理技术等有效地综合运用于整个交通管理体系，将人、车、路三者紧密协调、和谐统一，从而建立起大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输管理系统。其基本结构如图1.1[2]所示： 智能交通系统可以为交通部门及时、准确地提供诸如车流量、道路拥塞度和事故监控等交通信息，使交通部门能有效地获取有关交通状况的信息，并进行处理，从而更好地发挥交通管理系统在交通监视、交通控制、出入控制、救援管理等方面的准确性和调控性。 目前人工智能计算机视觉技术和硬件技术的飞速发展，图像和视频技术已经广泛应用于新一代智能交通系统中。计算机视觉就是利用各种成像系统代替视觉器官作为视觉信息输入手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉不仅能使机器感知环境中的几何信息，包括位置、大小、形状、运动等，还能对它们进行描述、解释和理解。计算机视觉技术为交通系统提供了直观方便的分析手段，交通环境中的大量信息，如车辆、交通标志和路面标识等都源于视觉。 1.2国内外智能交通的发展状况 目前，世界上已形成了美国、日本、欧盟三大ITS研究开发基地，除此之外，亚洲的韩国，新加坡和我国的香港特区ITS发展水平也较高[3]。 美国自动化的交通管理水平以前是落后于欧洲与日本的，由于美国土地资源相对比较丰富，因此相当一段时间内是靠修路来解决交通拥堵问题。但近年来面对已经相当庞大的公路网，要想再占用大量土地，投入大量资金大规模进行道路建设已经不可能。因此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、交通信号优先智能交通系统中车辆视频检测、识别与跟踪方法的研究系统)、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四大系统及多个子系统及技术规范标准。 日本的智能交通发展也是相当迅速，推出的车载塞车预测系统，装置有预测系统的车辆经过某一区间时，信息中心会收集其通过这一区间所需时间，并据此统计各路段交通状况。通过手机