视频车辆检测与跟踪方法研究

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1、东北师范大学硕士学位论文1．1选题背景和意义第一章引言伴随着经济的高速发展，交通运输业也得到了飞速发展，但是交通状况却不断恶化，产生了一系列交通问题：交通拥挤、交通安全问题、交通污染严重等。面对如此严峻的交通问题，交通专家极力地寻求解决的途径。过去常用的最直接的方法是增加交通供给，多修路。但是交通供给不是无限的，而且交通供给的代价非常昂贵。因此交通供给达到一定的水平以后，人们将解决交通问题的视线转向对交通需求的控制，如减少城市中小汽车的数量、提高泊车收费、发展高乘载率的公共交通等，以期从供、从这一交通矛盾的两方面解决问题。这

2、一交通思想的确为现代城市交通问题的解决带来了转机。随着现代信息通讯技术和计算机技术的高度发展，交通专家从系统工程学的角度出发，提出了基于现代信息通讯技术和计算机技术之上的、将“人车路”作为三位一体的交通系统，通过人对交通信息的使用，在不增加现有交通供给的条件下，大大提高道路交通的安全性、运输效率、行车舒适性，并减少交通污染。在此基础上逐步形成了智能交通系统的概念口1。智能交通系统是现代科技手段在交通领域的具体表现，是以缓和道路堵塞和减少交通事故、提高道路使用者的方便、舒适为目的，利用高科技信息通讯技术创新的交通系统的总称，是

3、未来道路交通发展的方向。世界发达国家都竟相把ITS作为交通领域的前沿学科加以研究，日本更是将其作为国家发展计划来定位。据科学家预测，应用智能交通系统以后，可有效提高交通运输效率，使交通拥挤降低20％，延误损失减少10％~25％，车祸降低50％～80％，油耗减少30％，废气排放减少20％心1。车辆视频检测是智能交通系统中备受关注的前沿方向，它从运动图像序列中检测、识别、跟踪车辆，获取所需交通统计量，属于图像分析和理解的范畴。从技术角度而言，运动分析的研究内容相当丰富，主要涉及到模式识别、图像处理、计算机视觉、人工智能等学科知识

4、；同时，动态场景中运动物体的快速分割、光线变化、多辆车辆粘连、车辆互遮挡的处理等也给视频检测带来了一定的挑战。车辆视频检测系统作为智能交通系统的一部分重要性不言而喻，目前在国内外常见的视频检测方法有人工监测、地埋感应线圈、超声波探测器、视频检测等几大类方法口1。同其它方法相比，视频检测具有以下特点：1．无需破坏路面(设置虚拟检测线)、安装简单、维护容易、并且可以随时改变检测区域的位置和大小：2．检测的信息量大，可以检测多个车道的车辆数、车型、车速等交通信息，还可以对东北师范大学硕士学位论文视频图像场景内的交通情况进行实时监控

5、，当发生交通拥挤、车辆逆行、停车、超速等事件时自动报警并录像，从而作为违章处罚和责任判定的依据：3．实时性好，并可以利用得到的数据实时分析和绘制出各种参数之间关系的图表，可省去大量的人力调查和计算分析；4．性价比高，经济性好，寿命长；5．扩展性强，具有二次开发功能。由此可见，视频检测系统是下个世纪交通领域最活跃、最有效的交通管理系统，对于解决交通拥挤、提高运输效率、确保运输安全、减少环境污染都有非常重要的作用，是交通运输业实现可持续发展的有效手段。1．2国内外研究现状和进展由于视频检测方法存在的诸多优点，使之成为近年来一个相

6、当活跃的研究领域。特别是在国外一些经济发达的国家如美国、英国、加拿大、德国、日本等，投入了大量的人力物力，并凭借着其先进的计算机、图像处理及通讯技术，最先开始进行视频检测技术的研究。经过几十年的努力，他们取得了丰硕的成果，开发出了各据自己特色的产品。1978年，美国JPT(加州帕萨迪纳市的喷气推进实验室)首先提出了运用机器视觉来进行车辆的检测的方法。几年后，美国明尼苏达大学的研究人员研制了第一个可以投入实际使用的基于视频的车辆检测系统。该系统使用了当时最先进的微处理器，在不同场景和环境下的测试结果良好，说明了利用视频传感器实

7、时检测车辆的可行性。同期基于视频的车辆检测的研究也在欧洲和日本广泛展开。此后十年间基于视频的车辆检测技术取得了长足的进步。1991年，美国加州理工大学对在高速公路上运用视频方法的检测技术进行了评估，在评估报告中对当时采用的不同的视频车辆检测技术详尽地进行了分类。三年后，美国休斯飞机公司评测了当时存在的几种检测技术，包括视频检测技术，测评结果指出基于视频图像处理的车辆检测系统已经具备了投入实际使用的潜力。1994年明尼苏达运输部为FHwA(美国联邦公路局)进行了更详尽严格的测评，结果表明视频检测器的检测准确性和可靠性可以达到令

8、人满意的程度。同时随着视频车辆检测技术的发展，人们已不满足于仅仅检测出车辆，FHwA迸一步利用此技术来提取交通参数，如交通流量，十字路口的车辆转向信息等。事实上，与其他几种车辆检测方法相比，基于视频图像技术的方法具有直观、可监视范围广、可获取更多种类的交通参数以及费用较低等优点，因而可广泛