开题报告-基于图像处理的交通事件检测关键算法研究.docx

长安大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称基于视频图像处理的交通事件检测关键算法研究课题来源学生姓名一：研究背景与意义目前，我国的公路交通安全运营情况不容乐观。时常发生的交通事故和逐渐恶化的交通环境，给国家和人民的生命财产带来了巨大的损失，严重破坏了正常的公路交通秩序。为了保证道路的安全、畅通、预防或减少交通事故带来的损失，及时有效的进行交通事故救援及分析，有效减少由交通延误及避免二次事故的发生，必须准确、快速地对交通异常和交通事件进行检测。交通事件自动检测（AID）技术可分为间接检测和直接检测两大类。绝大多数AID方法都属于前一种，其原理是根据交通流的变化间接判断交通事件的存在。一般做法是通过设置在公路上的交通检测器（环形线圈或超声波检测器）动态采集各路段的交通数据，由此判断可能发生的交通事件。直接检测方法是一种使用图像处理技术来发现车辆行驶异常的方法。从潜在意义上看，这类方法在检测速度和可靠度方面远胜于间接检测方法，是交通事件自动检测系统的发展方向。基于视频图像技术的交通事件自动检测系统是利用计算机视觉、模式识别等技术和方法进行交通参数采集，交通事件检测，特殊车辆识别和跟踪等。它能快速、准确的判定交通事件的发生，以及事件地点，可以大大减轻时间的危害程度，尽早排除事件对交通通行能力的影响。与传统方式相比，视频检测有着无法比拟的优越性，对解决我国道路交通安全问题有着重要的意义。本论文基于计算机视觉技术和数字图像处理技术，结合当前我国高速公路交通监控所需和已有监控设施，对基于视频图像的交通事件检测进行研究开发。二：国外发展状况自20世纪90年代中期以来，美、英日本等发达国家开始研究基于图像处理的事件快速自动检测系统，模拟人工判别交通异常的方法来实现事件的快速智能检测。该方法检测率高，检测时间短，能识别事件类型，并适应不同的交通流状况，是事件自动检测系统的发展方向。目前，国外已有一些相关产品投入世纪应用，如美国的Autoscope视频监测系统、VideoTrak-900系统，比利时的VIP系列视频检测系统等，取得了很好的效果。三：国内发展状况国内理论研究方面，长安大学提供了一种基于图像的车牌自动识别算法研究，该算法基于神经网络的字符识别系统，能正确识别大部分车牌并在实际中取得了很好的应用。西北工业大学自动化学院研究了一种基于视频图像的快速运动检测算法并给出了该方法在闯红灯监控系统的实用实例。电子科技大学提出了一种自适应的背景相减方法来分割物体，并采用差分图像投影和边缘投影相结合的方法来定位车体，同时利用双向加权联合图匹配来进行车辆跟踪。在交通事件自动检测系统算法研究方面，由于我国视频检测技术应用研究起步较晚，在关键问题解决研究方面并不完善。但是由于我国近几年公路交通运输的飞速发展，交通管理及控制的应用需求在不断的增加，越来越多的高校和科研机构开始这方面的研究。总之，目前国内外的一些专家教授都在致力于基于视频图像检测和跟踪交通信息参数检测算法的研究，并取得了一定的成果；然而这些算法在应用中还存在着不足，如背景的实时更新不能适应真实交通场景的各种变化，交通违章事件难以检测，车速精确度不高，室外行人等非刚体跟踪预测不准等，这些算法还有待于改进和完善。四：设计内容分析了我国公路交通运输的特点及现有技术发展的方向我特别如下几个问题：1：对高速公路上的各种交通事件进行了分类，并着重针对交通事件中的分类做了详细阐述。本论文检测识别的对象是高速公路交通事故，错误停车，错误行驶，及路况分析等问题，并由上述问题引起的路况现状，交通拥堵，占道行驶等相关交通事件。2：处理在视频图像处理中的阴影去除问题，在实际的交通流检测应用中，检测出的运动车辆基本上都是伴随着运动阴影，阴影问题是视频图像处理中的一个难点，他的存在会造成错检。本论文的创新之处就在于在传统的HSV阴影去除的方法基础上，再对图像进行边缘检测和联通区域标识，最后利用图像融合技术对三次处理后的图像进行有效的融合，从而达到最佳的阴影去除效果。3：背景目标及运动目标的分离。运动目标的检测是指检测并提取出与背景图像存在相对运动的前景目标，并且根据目标的灰度、边缘、纹理等特征对运动目标进一步分割成不相关的独立目标。由于目标所处的现场环境十分复杂，背景图像并不是一成不变的，会受到天气，光照等的影响，给运动目标检测带来难度，本论文提出的算法特在传统检测的基础上，加以改进，从而能适应较复杂的环境条件。4：提出利用二值图像标定联通区域的属性，对交通事件中的前景目标进行特征提取分析。由于高速公路上主要分为轿车，大客车，货车三类，本论文进一步对三类车进行了尺寸细分，依据二值图像的面积阈值和长宽比阈值来判定是否发生交通撞击事故。5：提出利用交通流量判定拥堵的算法。根据交通流量和占用道路面积的不同，来判定是否发生了交通拥堵，并根据所设的阈值，给出一个大致的交通拥堵参数。五：研究思路和方法本课题研究的主要方法有：1：文献分析法：通过收集整理国内外有关视频图像检测方面的文献，总结图像处理的常用方法，吸取经验，结合实际情况全面整合相关的技术并用在自己的研究之中，。除此之外，通过文献查阅来确定国内外的技术发展趋势，是自己的研究具有 一定的前沿性。2：请教老师：由于长安大学在图像处理及交通检测方面有很多优秀的人才，适当的向这些有经验的人请教能起到事半功倍的效果。3：理论联系实际：数字图象处理是一门理论性和实践性都很强的科学，必须在理论的基础上分析实际的问题，用掌握的理论知识来解决可能会遇到的问题。选择有特殊性的事件来说明一般的问题，结合实地的使用来使自己论文更有说服力。六：预期结果 设计出满足功能要求的程序算法，并进行完整编程。该程序能够完成对高速公路车流的识别，能完成所需的目标任务。七：进度安排 1.设计论证 1月8日4月5日 2.完成设计 4月6日6月5日 3.撰写论文和答辩 6月6日6月25日八：完成任务所具备的条件因素 1.所学的基础课程知识如数字图象处理，C+程序设计，Matlab程序设计； 2.刻苦地钻研，仔细研究，根据任务书的内容去坚持查阅资料，努力学习相关的科研设计成果，分析总结，从而启发、指导自己的设计； 3.老师的悉心指导。4.不懈的实践。九：参考资料 1. 杨喜宁,段建民,高德芝,郑榜贵.基于改进Hough变换的车道线检测技术J. 计算机测量与控制. 2010(02) 2. 王璐. 基于MATLAB的车牌识别系统研究.上海交通大学.2012 3. 高彦平.图像增强方法的研究与实现D. 山东科技大学 2005 4. 曹长虎,李亚非.一种二值图像连通区域标记快速算法J. 科学技术与工程. 2010 5. 左文明.连通