视频检测技术在城市交叉口信号自适应控制中的应用研究及开发

摘要

经济的发展加快了城市化的进程，城市中机动车保有量迅速增加，从根本上改变了传统的交通运输方式，由此引起的城市交通问题已经成为各大城市共同面临的难题。道路交叉口是城市路网的节点，是车流的主要集散场所，同时，也是城市交通拥堵发生的重点区段，统计显示，机动车在市区的运行时间约有1/3花在平面交叉口，60％以上的交通事故发生在交叉口及其周围。因此，对城市交叉口交通流进行有效诱导，可以提高交叉口的通行效率，缓解城市交通压力，促进城市的可持续发展。 本课题以视频图像的检测和处理为基础，利用摄像机采集道路交叉口处交通流信息，图像处理计算机提取视频图像中的交通流参数，为交叉口信号自适应控制提供依据。论文通过车辆检测技术的比较，凸显视频检测在城市交通中的优势地位，并对车辆检测算法进行分析，确定视频检测的区域。图像信息的准确获取是图像处理的前提，文中对摄像机标定技术和标定算法进行了研究，详细分析数字图像处理中的一些关键技术，包括图像变换、图像增强与复原，以及图像边缘检测，在Visual C++平台上比较图像的处理效果，不断优化算法，提高车辆检测的精度。具体说明了交通参数的获取模块和程序流程，分析系统需求，建立了一套交通量、排队长度和车辆速度的信息采集平台，并给出了交叉口信号自适应控制系统总体的设计思路。通过采集和处理交叉口现场图像，获取实验数据，分析误差产生的原因并对检测方法进行改进，实验表明该系统具有一定的研究和应用价值。

目录

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声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外发展现状

1.2.1国外发展现状

1.2.2国内发展现状

1.3课题研究的意义和目的

1.4论文结构安排

第二章城市交通信号控制理论

2.1城市交通信号控制

2.1.1城市交通信号控制概述

2.1.2信号控制参数

2.2城市交通信号控制方式

2.2.1定周期控制

2.2.2感应控制

2.2.3自适应控制

2.3信号控制评价指标

2.3.1延误

2.3.2平均排队长度

2.3.3停车次数与停车率

2.3.4通行能力

2.4本章小结

第三章城市交通中视频车辆检测技术研究

3.1车辆检测器

3.1.1概述

3.1.2常用车辆检测器性能比较

3.1.3车辆检测器获取信息分析

3.2视频车辆检测技术

3.2.1视频检测及其分类

3.2.2工作原理分析

3.2.3检测区域的确定方法

3.3车辆检测算法研究

3.3.1车辆检测算法概述

3.3.2宏观检测方法

3.3.3微观检测方法

3.4视频检测在城市交通中的应用

3.5本章小结

第四章数字图像处理及交通流参数采集技术研究

4.1摄像机标定研究

4.1.1摄像机标定方法

4.1.2系统所选用的摄像机标定方法

4.2数字图像处理基础

4.2.1数字图像处理

4.2.2图像的数字化

4.2.3数字图像位图文件结构

4.3数字图像处理关键技术

4.3.1图像变换

4.3.2图像增强和复原

4.3.3图像分割

4.4交通流参数采集分析

4.4.1车辆存在性检测

4.4.2交通量检测

4.4.3车速检测

4.4.4排队长度检测

4.5本章小结

第五章 基于视频检测的城市交叉口信号自适应控制方案开发

5.1系统需求分析

5.1.1系统设计目标

5.1.2系统功能

5.2系统软硬件环境

5.2.1软件开发环境

5.2.2硬件环境

5.3系统总体结构设计

5.3.1摄像机架设方式

5.3.2虚拟检测器的布设

5.3.3交叉口信号控制策略

5.4数据采集和分析

5.4.1实验方案

5.4.2交通流参数的采集

5.4.3数据处理与分析

5.5存在的问题及解决办法

5.6本章小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致 谢