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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

作　者: 杨志忠
导　师: 许宏科
学　校: 长安大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 城市交通 视频检测 图像处理 信号交叉口 交通控制
分类号: TP273.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 国内外发展现状  11-13
    1.2.1 国外发展现状  11-12
    1.2.2 国内发展现状  12-13
  1.3 课题研究的意义和目的  13-14
  1.4 论文结构安排  14-15
第二章 城市交通信号控制理论  15-20
  2.1 城市交通信号控制  15-16
    2.1.1 城市交通信号控制概述  15
    2.1.2 信号控制参数  15-16
  2.2 城市交通信号控制方式  16-17
    2.2.1 定周期控制  16-17
    2.2.2 感应控制  17
    2.2.3 自适应控制  17
  2.3 信号控制评价指标  17-19
    2.3.1 延误  17-18
    2.3.2 平均排队长度  18
    2.3.3 停车次数与停车率  18
    2.3.4 通行能力  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 城市交通中视频车辆检测技术研究  20-31
  3.1 车辆检测器  20-22
    3.1.1 概述  20-21
    3.1.2 常用车辆检测器性能比较  21
    3.1.3 车辆检测器获取信息分析  21-22
  3.2 视频车辆检测技术  22-25
    3.2.1 视频检测及其分类  22-23
    3.2.2 工作原理分析  23-24
    3.2.3 检测区域的确定方法  24-25
  3.3 车辆检测算法研究  25-29
    3.3.1 车辆检测算法概述  25
    3.3.2 宏观检测方法  25-26
    3.3.3 微观检测方法  26-29
  3.4 视频检测在城市交通中的应用  29-30
  3.5 本章小结  30-31
第四章 数字图像处理及交通流参数采集技术研究  31-55
  4.1 摄像机标定研究  31-35
    4.1.1 摄像机标定方法  31-32
    4.1.2 系统所选用的摄像机标定方法  32-35
  4.2 数字图像处理基础  35-38
    4.2.1 数字图像处理  35-36
    4.2.2 图像的数字化  36
    4.2.3 数字图像位图文件结构  36-38
  4.3 数字图像处理关键技术  38-49
    4.3.1 图像变换  38-41
    4.3.2 图像增强和复原  41-43
    4.3.3 图像分割  43-49
  4.4 交通流参数采集分析  49-54
    4.4.1 车辆存在性检测  49-50
    4.4.2 交通量检测  50-51
    4.4.3 车速检测  51-52
    4.4.4 排队长度检测  52-54
  4.5 本章小结  54-55
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  55-66
  5.1 系统需求分析  55
    5.1.1 系统设计目标  55
    5.1.2 系统功能  55
  5.2 系统软硬件环境  55-59
    5.2.1 软件开发环境  55-56
    5.2.2 硬件环境  56-59
  5.3 系统总体结构设计  59-61
    5.3.1 摄像机架设方式  59-60
    5.3.2 虚拟检测器的布设  60-61
    5.3.3 交叉口信号控制策略  61
  5.4 数据采集和分析  61-65
    5.4.1 实验方案  61-62
    5.4.2 交通流参数的采集  62-64
    5.4.3 数据处理与分析  64-65
  5.5 存在的问题及解决办法  65
  5.6 本章小结  65-66
结论和展望  66-68
  一、本文的主要研究工作  66
  二、论文进一步研究方向  66-68
参考文献  68-72
攻读学位期间取得的研究成果  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 自适应（自整定）控制、自适应控制（自整定）系统
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