基于单目视频的车辆测速研究

摘要

车速检测作为智能交通系统中一项基础而又关键的内容，为系统的管理实时提供了车辆的速度信息。与传统的测速方式相比，视频测速具有成本低、安装简便、覆盖范围广等诸多优点，其中单目视频测速由于实现简单、处理速度快、硬件成本较低而得到了较多的应用。本文对单目视频测速方法进行了研究，在此基础上进行了摄像机的标定，并对单目视频测速中的虚拟线圈测速方法进行了改进以提升其在某些特殊情况下的测速精度，具体工作如下:
　　1.对单目视频测速方法进行了分类与总结，分析了基于跟踪的测速方法和虚拟线圈测速方法中造成测速误差的主要因素。
　　2.利用交通标志线进行摄像机标定。通过对单幅背景图像中的车道边线（实线）、车道分界线（虚线）的端点等进行检测，在图像中标记出路面的矩形区域，并通过我国《道路交通标志和标线》实用手册获取标志线的度量信息，然后根据该矩形区域的平行与正交关系及消隐点的属性对测速摄像机进行标定，从而建立起像素坐标与空间中对应点的世界坐标的映射关系来计算车辆的实际位移等信息。
　　3.对虚拟线圈测速方法进行了改进。加入了车辆的质心跟踪，并采用多级线圈检测机制，主要解决虚拟线圈测速存在的两个突出问题:(1)难以处理车辆变道的情况;(2)当车速较快时，由于视频帧速率固定，容易造成较大的测速误差。另外，在运动车辆检测过程中，对基于HSV颜色空间的阴影去除方法进行了改进。最后通过实验验证了本文方法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要内容与结构安排

第2章 视频测速方法分析及相关技术介绍

2．1 视频测速技术简介

2．2 视频测速方法的分类

2．2．1 基于跟踪的视频测速方法

2．2．2 虚拟线圈测速方法

2．3 视频测速中的相关技术

2．3．1 摄像机标定技术

2．3．2 运动目标检测

2．3．3 运动目标跟踪

2．4 本章小结

第3章 摄像机的标定

3．1 摄像机成像模型

3．1．1 相关坐标系

3．1．2 线性模型

3．1．3 非线性模型

3．2．1 正交与平行

3．2．2 消隐点的属性

3．3 基于几何特性的摄像机标定

3．3．1 我国道路交通标志线的设计标准

3．3．2 交通标志线的检测

3．3．3 摄像机标定流程

3．3．4 实验验证与分析

3．4 本章小结

第4章 视频测速方案设计

4．1 运动车辆的检测

4．1．1 背景提取

4．1．2 前景检测

4．1．3 动态阴影检测与去除

4．2 车辆质心跟踪

4．2．1 质心的计算

4．2．2 跟踪的实现

4．2．3 跟踪流程

4．3 改进的虚拟线圈测速方法

4．3．1 虚拟线圈的设置

4．3．2．车辆行驶状态分析

4．3．3 线圈检测机制

4．3．4 车辆变道检测

4．3．5 测速流程

4．4 本章小结

第5章 视频测速系统的实现与实验分析

5．1 系统框架

5．1．1 模块划分

5．1．2 界面设计

5．2 实验验证与分析

5．2．1 视频采集

5．2．2 摄像机标定

5．2．3 实验一

5．2．4 实验二

5．2．4 实验三

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文