针对运动物体的视频检测方法

视频检测技术是交通检测领域的一种新技术，是一种结合视频图像和电脑化模式识别的技术，在路上安装摄像机，通过软件在显示器视频图像的车道上设置虚拟车道检测器，每个虚拟车辆检测器代表一个区域，当车辆通过任何一个虚拟检测器时，就会产生一个检测信号，再经过软件数字化处理得到车型、车流量、车速、车头距离、占有率、车辆排队长度等交通数据。这里从另外一个角度介绍一种针对运动物体的图像处理方法，即通过图像灰度的一种代码变换，比较连续的两副图像，进而检测物体的轮廓及运动方向。     

基于视频的交通参数的自动提取

介绍一种基于视频的交通参数的自动提取系统.针对实时交通图像的特点,提出一种基于RGB彩色向量聚类的动态背景生成方法.通过背景差法提取出目标物体,并应用形态学方法消除噪声.根据汽车在交通图像中的位置进行汽车长度的按比例换算,统计出汽车占用车道总长,从而得到每一车道的车辆数、车辆占有率及车辆平均占有率.实验结果表明,系统能够较准确地检测出车道的车辆占有率.     

复杂光照条件下的车道偏离预警

本文采用图像直方图变换的方法,设计出一种适用于智能车辆的车道偏离预警系统,实现了复杂光照条件下的自适应车道偏离预警。对道路图像设定感兴趣区域,提高了检测速度。采用Canny边缘检测算子,得到包含清晰道路边缘的二值化图像,利用改进的Hough变换检测出两侧车道线。基于检测到的两侧车道线斜率,计算车辆当前位置,判断车辆的偏离趋势。实车试验表明,该系统能有效地满足预警的实时性及精确度要求。     

融合改善型可行性检验模型的换道跟踪方法

现有的最小安全距离换道可行性检验模型通常默认周围车辆处于车道保持状态,且只考虑本车道和目标车道车辆对本车换道的影响,未讨论周围车辆处于车道变换状态或者相间车道车辆变道的影响。为建立更加安全、全面的换道可行性检验模型,实现安全自主换道,分析了车道变换的逻辑架构,重点研究了一种全面考虑周围（包括相邻车道和相间车道）车辆处于车道变换和车道保持状态的改善型换道可行性检验模型,保障车辆换道过程中不与周围车辆发生碰撞。使用基于模型预测控制（MPC）方法实现换道轨迹跟踪控制,设计仿真对比试验,通过PreScan和Simulink联合仿真对所研究的模型和方法进行验证。仿真结果表明提出的改善型换道可行性检验模型比对比模型更加安全高效,MPC控制方法的横向轨迹跟踪误差在1 cm以内,具有很高的跟踪精度。     

高速公路收费站车道功能及方向优化模型

为解决临近城区的高速公路收费站节假日潮汐拥堵问题,通过动态调整收费车道使用功能和切换车道收费方向,提出了收费站车道类型及收费方向控制方法,并给出了相应的收费车道配置流程。结合排队论,考虑车道控制约束,以收费站运营成本、用户延误成本和收费站免费放行损失成本之和最小为目标,构建车道功能及收费方向优化模型。研究结果表明：双向收费车道需设置在收费广场中间,收费站拥堵免费放行位置以在用车道平均排队车辆数5～10辆为判定标准;与不可切换收费方向的传统方案相比,车道控制方案通过平衡出入口交通需求,动态调整车道方向,提升了收费站通行效率;系统成本随电子不停车收费(electronic toll collection, ETC)使用率的增加、交通需求的降低而减少;车道控制方案的系统成本不大于传统方案,且存在潮汐车流时,车道控制方案效益提升更加明显。所提出的车道控制方法能适应不同流量场景,对收费站车道开放和“潮汐车道”设置具有指导意义。     

交通事故下高速公路行车安全评估

为了对高速公路交通事故条件下的行车安全作出合理评估,通过对交通事故下的变换车道行为进行分析,发现恰好满足不与前车追尾又不与后车相撞即临界条件下的变换车道行为更容易引发交通事故,故选取临界条件下的变车道行为即交通冲突作为交通事故下行车安全的评估指标;采用改进的换车道规则和NaSch模型的跟车规则进行车辆位置和速度更新,根据交通流状况采用相应的车辆到达规律,分别输入不同的大车比例和饱和度仿真参数,从而对交通事故下高速公路混合车流进行仿真。研究结果表明：不同的大车比例和饱和度下的交通冲突数反映了高速公路行车安全状态,据此将交通事故下高速公路行车安全等级划分为较危险、危险、安全、较安全4个等级;最终得出一种交通事故中车辆变换车道行为下的行车安全的评估方法。     

基于视频的改进帧差法在车流量检测中的应用

如何有效去除背景、消除按车道开固定窗检测车辆的方法中,由于车辆换道或相邻车道的车辆部分覆盖了被检测车道检测窗而引起的误检,是车辆检测系统需要解决的一大难题.针对上述问题提出了一种基于视频的改进的帧差法,在检测带内由车辆信息生成数据流,根据数据流的变化进行车辆检测、计数并估计平均车速.从而实现对过往车辆的准确计数,更可靠地收集各车道的车流信息,为智能交通提供实时交通参数.     

基于阴影抑制和自适应背景更新的车辆检测系统

在基于视频的交通监控系统中,车辆的正确检测是关键,目前采用的典型方法是背景相减法.为了提高对多车道上运动车辆检测的正确率,该文提出的车辆检测系统采用了快速自适应背景生成与更新算法,并结合基于轮廓跟踪的阴影去除技术,可以达到精确定位车辆的目的.实验图像数据表明:该检测技术较传统方法更具鲁棒性和准确性,并且从算法实现的角度来看,具有简单易用、实时性较高的特点.     

采用梯度滤波方法的夜间车辆检测

研究视觉交通监控的夜间车辆检测问题,提出一种基于视频图像处理提取夜间交通车辆完整轮廓的方法.通过梯度滤波消除路面反光的干扰,然后对经过预处理的相邻视频帧图像实行三帧差分分割运动区域,最后设计级联形态学滤波器对获得的车辆轮廓进行规整.多段典型的夜间交通视频测试结果表明,方法能有效地消除路面反光和环境光照的干扰,准确地提取夜间交通车辆的完整轮廓.     

SIFT与多区域决策融合的车辆行为分析方法

在大交通流与多运动轨迹相互交错、遮挡的复杂路况中,为了对车辆行为进行有效分析,提出了一种基于SIFT特征点和多区域决策模型的车辆违章行为分析方法.该方法首先利用2帧视频图像之间SIFT特征点的匹配结果获取视频图像中各车辆的运动矢量,进而提取其中有效的行为特征;然后根据不同车道区域的客观行车规章要求,建立车辆正常行车/违章行车的多区域决策模型;最后根据决策模型完成车辆违章行为的定性分析,给出行为结果.结果表明:提出的车辆违章行为分析方法检测准确率高、误检率低且实现简单,能够满足复杂交通路口的交通监控等实际应用环境的需求.     

基于交叉口时空需求度的可变导向车道自适应控制方法

为解决因路口各流向分布不均衡导致的拥堵状况,以设有可变导向车道的交叉口为研究对象,建立了基于路口实时交通状况的可变导向车自适应控制模型。其主要包括路口信息采集和可变导向车道自适应控制,根据各进口需求度不同,确定可变导向车道属性及相应的信号配时方案。并借助MATLAB、VISSIM等软件对优化模型进行验证。结果表明:与固定导向车道控制方案相比,在时段3~时段6期间采用可变导向车道自适应控制,路口车均延误和最大排队长度降低2. 67%~42. 96%和14. 26%~66. 71%;设有可变车道的进口道,其直行方向通行能力在时段3和时段6分别提高18. 35%和15. 81%。而左转最大排队长度降低66. 71%和14. 26%,说明采用可变导向车道自适应控制能有效缓解道路拥堵,提高路口时空资源利用率。     

考虑非机动车流影响的微循环路网组织优化

为提高道路网通行能力,缓解干道拥堵,提高支路利用率,研究了非机动车流对机动车流的影响,并构建了影响模型,对机动车流的路阻函数进行改进。使用改进后的路阻函数构建微循环路网单向交通组织双层规划模型。上层模型以路网交通效率最大,干道平均饱和度最小和微循环支路平均饱和度最小为目标;下层模型是基于用户平衡分配的交通流分配模型。采用遗传算法对模型进行求解。最后以北京市西三旗地区某微循环系统为例进行算例分析。结果表明：实施单向交通能够有效降低干道饱和度,提升支路利用率,平衡道路资源使用。在不考虑非机动车流影响时,进行单向交通组织的路段为9条,考虑单向交通影响时,进行单向交通组织的路段为4条,仅有两条路段重合,两种情况路网组织方案差异明显,所以应在实际路网优化时考虑非机动车流的影响。可见,考虑非机动车影响的微循环路网组织优化模型能够为实际单向交通组织提供理论支持。     

微观交通仿真研究不同流量条件下的车道利用率

车道利用率反映的是单一方向路段交通量在不同车道上的分布情况，它影响交通流的稳定性，是道路通行能力和交通安全的重要影响因素．针对不同流量条件下车道利用率的不确定性和难以通过实验采获等特点，应用车辆跟驰、车道变换等微观交通流仿真模型在一体化仿真环境下进行模拟研究，得到双车道和三车道路段流量一换道次数以及流量—车道利用率关系的基本规律。     

基于效用理论的车辆换道交互行为及决策模型

研究分析道路交通环境下的车辆换道交互行为,客观反映车辆微观行为特性及宏观车流运行规律。通过分析车辆换道微观驾驶行为,构建Logit模型定量分析驾驶人换道行为决策过程,基于“效用理论”思想,实现驾驶人决策效用最大化。选取青岛市杭鞍快速路实际交通流为研究背景,标定模型相关参数;进一步仿真验证了分层Logit模型的准确性。研究成果可为智能网联交通环境下的车车交互、车路协同和自动驾驶系统提供理论支撑和方法依据。     

基于融合分割和LASSO回归的实时车道偏离预警

在有路面污染、标识干扰等复杂高速道路环境下,车道偏离预警系统的鲁棒性和实时性会变差。为此提出一种利用两种算法融合分割和LASSO回归模型进行车道线检测和偏离预警的新方法。首先,分别采用TopHat算法和OTSU算法分割出车道线背景并进行"与"运算融合,据此准确提取出车道信息;其次,分两步检测车道线,第一步基于概率Hough变换进行直线检测,将检测出的车道线位置设为动态ROI区域并进行卡尔曼滤波跟踪处理,第二步是基于LASSO多项式回归模型对车道线再次进行参数估计和拟合,以改善使用最小二乘法时的过拟合问题;最后,根据设置的虚拟车道线和角度模型进行车道偏离预警决策。实验结果表明,所提出的方法在复杂道路环境下的平均正检率为96.07%,检测速率可达到32 ms/帧,即具有良好的鲁棒性和实时性。     

山区高速公路紧急避险车道辅助车道设置

通过对8处紧急避险车道主线外侧车道车头时距的收集与分析,运用拟合分析和卡方检验,发现当外侧车道交通流小于500veh·h-1时,车头时距符合负指数分布.考虑主线外侧车道交通流量、失控车辆的速度与失控车辆汇入的临界间隙,应用微分法求导得到失控车辆汇入主线外侧车道的汇入概率模型.通过分析失控车辆汇入主线外侧车道的换车道驾驶行为,得到了不同路面状况下车辆汇入临界间隙.在保证失控车辆95%的汇入成功率条件下,计算不同路面状况、主线外侧交通流量与驶入速度下的辅助车道长度设置值.     

基于神经网络的车道偏移自动检测的研究

车道偏移是交通事故的主要因素之一。通过引入神经网络提出了一种应用机器视觉检测车道偏移的方法。首先通过图像处理从道路图像提取道路标志线。然后通过最小二乘法计算道路图像中道路标志线的参数。以道路图像中道路标志线的参数为输入,车道偏移参数为输出,建立神经网络进行车道偏移检测。实验结果表明误差小于0.5%,方差检验结果也表明人工测量和神经网络的结果无显著差异。新方法将有助于车道偏移自动检测技术的发展。     

面向变向交通组织的信号控制 交叉口进口短车道设置方法

为解决城市交通流的潮汐特性造成道路资源利用不合理的问题. 引入了交叉口进口道短车道的概念,探讨了有交叉口存在的城市道路变向交通组织方法,以可变车道短车道长度为自变量建立交叉口进口道通行能力模型,并利用VISSIM进行交通仿真检验该模型. 研究结果表明,文中建立的模型具有可行性,同时确定了模型中排队车辆车头间距的最优取值,分析模型可知可变车道长度在一定范围内增加时可以提高交叉口进口道的通行能力.     

基于车道的城市道路仿真数据模型

从满足城市道路仿真需求的角度分析了数据建模的特点,提出了一种能够较真实反映路面的平面剖分方法,结合车道数据模型,能够准确地描述车道的属性信息。该模型突破了传统平面道路描述的局限,能够描述道路系统的非平面部分。将实际道路网络分为多个道路等级,实现不同层次道路网络信息的互操作,为整个道路仿真系统数据库的建立提供了理论基础。同时也可实现基于低层次道路网络生成高层次网络拓扑的算法,为真实反映道路交通状况提供了可能。