基于有限状态机的道路车辆拥堵判别方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102768802A

(43)申请公布日2012.11.07

(21)申请号CN201210240036.8

(22)申请日2012.07.12

(71)申请人复旦大学

地址200433上海市杨浦区邯郸路220号

(72)发明人鲁帅冯瑞金城薛向阳

(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司

代理人陆飞

(51)Int.CI

G08G1/01

G06T7/00

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

基于有限状态机的道路车辆拥堵判

别方法

(57)摘要

本发明属于数字图像处理及模式识

别技术领域，具体为一种基于有限状态机

的道路拥堵判别方法。本发明根据GA115-

1995道路交通阻塞标准，结合城市道路拥

堵的形成过程，建立有限状态机模型，利

用高清相机捕获交通道路图像，对图像中

机动车道的车队进行长度估计和整体速度

估算，依据机动车道对车辆容量和速度的

限制，激活有限状态机中的触发条件，判

定当前路况是否处于拥堵状态。与传统方

法相比，本发明综合考虑了城市路面交通

拥堵形成的过程，能实时动态地检测交通

拥堵的发生和消散，为相关部门进行交通

治理提供了有效的依据。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于有限状态机的道路拥堵判别方法，其特征在于具体步骤为：

b步骤一/b、建立有限状态机模型

有限状态机模型包括三种可能状态，分别是畅通、缓行及拥堵，具体为：

（1）畅通，表示道路车辆稀疏，行驶速度不受前方车辆影响；

（2）缓行，表示道路占有率较高，车辆行驶速度受一定程度的影响；

（3）拥堵，表示道路占有率极高，车辆的行驶速度受到严重影响；

有限状态机的状态转换中，根据车流长度和车流速度定义状态转换函数；如果检测

到当前车流长度达到上限且估算速度为0，则判定整个车道处于拥堵状态；如果当

前车流长度达到上限而速度不为0，则车流处于缓行状态；而如果检测出车流长度

未到限，判定此时车道处于畅通状态。

b步骤二/b、估计车流长度

（1）在由高清摄像头拍摄的道路图像中，将某区域的

彩色图像转换到灰度空间；转换的公式为：

其中，、、分别表示对应每个像素点的通道强度值，是转换后灰度空间对应的强度

值；

（2）对灰度图像提取边缘强度，

定义一种的边缘算子：

其中，、分别是计算、方向梯度算子；定义图像为，其中、是像素坐标，则各方向

的梯度表示为：

梯度大小表示为：

（3）将图像的边缘大小向平行于路道方向累加投影，设道路方向垂直于轴，则利

用公式（6）进行垂直累加：

其中width表示道路的宽度

（4）求出道路上车流的长度,

设定一个阈值，求解：

选取解集中的最小值：

就是当前道路车流的尾部纵坐标，计算车流测量起始纵坐标与的差，即可获得车流

长度。

b步骤三/b、估计车流速度

这里利用相邻帧图像像素的变化来估计区域运动特征，首先定义若干参考块

（patch），预存上一帧中patch标定的区域图像像素；利用图像模板匹配技术，在

下一帧图像中有哪些信誉好的足球投注网站patch的位置；patch的移动利用区域的运动特征来表示，运动速

度的大小表示该区域车辆的行驶速度，运动方向表示该区域车辆的移动方向；具体

步骤为：

（1）、设置参考块的位置，参考块记为patch，在车道区域设置大量patch，用于

保存上一帧patch区域的图像；

（2）、利用模板匹配的方式计算patch的移动，对每一个patch设定其移动的最大

范围，称之为有哪些信誉好的足球投注网站窗体，采用SSD式：

其中，、、、分别表示patch的宽、patch的高、有哪些信誉好的足球投注网站窗体的图像像素和p