文档介绍：长安大学
硕士学位论文
基于视频与微波技术融合的高速公路交通事件检测系统研究
姓名:姜宁
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:武奇生
20100522
摘要随着我国经济的快速发展,高速公路的通车里程、机动车的保有量不断增加,随之而来的交通事故对司乘人员的生命安全及经济发展的影响不断加剧,设计一种快速、准确的交通事件检测系统,提高交通安全势在必行。基于视频的交通事件自动检测系统和基于微波的交通事件自动检测系统都具有各自的优势与不足,然而,它们的优势存在互补性,如果将这两种检测技术进行融合,就能够得到一种快速、准确、稳定的交通事件自动检测系统。本文设计了一种结合视频技术与微波技术的高速公路交通事件自动检测系统,并对系统中的关键技术进行了深入研究。首先设计一种基于改进平均法的自适应背景模型,利用背景差分法分割出运动车辆目标,并对目标进行形态学滤波处理,提取运动车辆目标矩形区域,利用基于滤波预测与算法相结合的跟踪算法实现了对运动车辆目标的准确跟踪,根据跟踪算法获取的运动车辆目标的质心位置及矩形区域相关位置坐标,设计了一种利用车辆目标之间质心相对距离变化判断车辆碰撞事件及判断拥堵事件的算法。最后针对实验路段以往交通事件视频数据进行分析,得到交通事件发生后交通流变化的规律,结合此规律与冲击波理论,确定了微波交通检测器布设间距与数据采集周期,利用神经网络对所采集的数据进行了处理、分析,验证了本文所确定的微波检查器布设间距与数据采集周期的合理性,实现了视频与微波技术的融合。对比现有的交通事件自动检测系统,本文所设计的结合视频与微波技术的高速公路交通事件自动检测系统具有更高的针对性和实用性,微波交通检测器的布设与数据采集周期设置更加合理,为实际应用打下基础。关键词:背景提取、目标跟踪、滤波器、算法、交通事件检测、微波交通检测器
瑅’,,晰.,.ぁぁ,,:籑瑃,疭,琣,瑃琣,.琫,,。,;;;
第一章绪论研究背景公路运输是国民经济的基础性、服务性产业,是合理配置资源、提高经济运行质量和效率的重要基础。高速公路在运输能力、速度等方面具有突出的优势,对实现国土均衡开发、建立统一的市场经济体系、提高现代物流效率和公众生活质量等具有重要作用。年德国修建了世界上第一条高速公路,随后高速公路在世界各国得到了迅速的发展。高速公路作为现代化的公路运输基础设施,被认为是现代交通运输的一个重要里程在世界范围内,美国是世界上高速公路最发达的国家,至年代末,修建了万公里的高速公路,完成了其在年国会通过的“州际和国防高速公路网计划案,公路网连接了所有蛉艘陨系某鞘校圆坏饺ü。目前美国已拥有超过蚬ɡ锏母咚俟罚际澜绺咚俟纷里程近%。中国、澳大利亚、加拿大、德国的高速公路总里程分别位居世界第五我国高速公路建设起步较晚,但发展迅速,如今已取得了举世瞩目的成就。⒄酵度胧褂靡岳矗ü嗄的努力,到年底,我国的高速公路总里程已达到蚬ɡ铮绦涣惺澜绲诙仅次于美国,发展速度之快创造了世界高速公路发展的奇迹。高速公路的不断发展,极大的提高了我,优化了交通运输结构,对缓解交通运输的瓶颈发挥了重要的作用,促进了我国经济的发展和社会的进步【伞俊近年来,随着高速公路的不断建设,交通量的不断增长,高速公路交通事故发生率成上升趋势。在世界各国,交通事故所造成的人员伤亡及经济损失都十分的巨大。据统计,在英国,交通事故造成的经济损失占总收入的%,在美国,经济损失占总收入的N夜ò膊客ūǖ娜ü缆方煌ㄊ鹿释臣品治霰砻鳎耆ü卜⑸路交通事故起,#其中,发生一次死亡人以上特大道路交通事故起,全国万车死亡率为4邮据中可以发现,由于交通事故造成的人民生命、财产损失是十分巨大的。虽然相比城市道路交通事故,高速公路交通事故的发生率较低,但由于高速公路特有的全封闭、车速碑【【俊位【。长安大学硕士学位论文、
交通事件自动检测算法快、流量大等特点,一旦发生交通事故,不但会造成交通拥堵,影响高速公路的正常通行能力,且易发生二次事故,造成巨大的人员伤亡和财产损失,造成十分严重的后果【俊根据一项欧洲研究项目得出的结论,约%的道路交通死亡发生于碰撞后的数分钟内,其中,一少部分死于碰撞现场,大多数死在送往医院途中;约%死于碰撞后的四小时内,约%于四小时后死亡【】。详细的数据表明,尽可能快地发现道路上发生的交通事件对于赢得救援时间、减少经济损失、保证交通畅通是非常必要的。发生交通事件后,一旦司乘人员处于昏迷状态,失去人为报警的能力,就只能依赖他人救助来挽救自己的生命。因此,分析高速公路交通事故发生的原因,找到快速高效的高速公路交通事件检测方法是十分重要的。造成高速公路交通事故的原因主要有