视频流中车辆识别与分类

1、视频流中车辆识别与分类摘要随着汽车逐渐融入人们的生活，在改变人民生活方式的同时，也让我们感到 非常有必要建立交通流监控系统。 本文，在介绍基础理论知识的基础上， 说明了 交通监控系统中车辆识别与分类的设计思想， 以及对应的算法。也针对如何提高 系统的稳定性等，提出了一些建议关键词：交通流；车辆识别；车辆分类2AbstractGradually integrated into people's lives, the car is changing the lifestyle of the people, and it makes us feel very necessary to est

2、ablish traffic flow mon itoring system. In this paper, I will explain design ideas Traffic Monitoring Sy stem vehicle identification and classification, as well as the corresponding algor ithm based on the description on the basis of theoretical knowledge.Besides I will put forward some suggestions

3、on how to improve the stability of the syste m.Keywords: traffic flow; vehicle identification; vehicle classification目 录一、弓 I 言4.二、智能交通系统中的识别与检测技术 52.1智能交通系统简介5.2.2我国智能交通系统概况62.3车辆识别与检测技术在智能交通系统中的应用 6三、视频交通流检测和车辆识别系统概述 .73.1系统构成8.3.2系统工作原理8.四、视频交通流检测及车辆识别系统的设计与实现 84.1软件功能概述9.4.2功能模块设计9.4.2.1系统初始化模块.

4、9.4.2.2图象采集模块9.4.2.3图象预处理9.4.2.4图象分割模块 104.2.5特征提取模块（特征描述） 错误！未定义书签。4.2.6流量检测模块： .错误！未定义书签。4.2.7测量车速度算法.错误！未定义书签。4.2.8类型识别模块 错误！未定义书签。4.3系统实现错误！未定义书签。4.4提高系统实时性的措施错误！未定义书签。五总结错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。参考文献错误！未定义书签。10随着我国经济的迅猛发展，人民的生活水平也得到了极大的提高。 汽车也在 这个时候逐渐进入了千家万户。我国汽车人均占有率也相较丁改革开放前有了很 大的提高。汽车在给人民生活带来了巨大的

5、便利，也在悄然地改变着人们的生活 方式。但是，另一方面，交通事故也在频繁发生，给许多家庭造成了巨大的悲伤 的同时，也给治安带来了很大的压力。对交通进行监控就显得尤为重要。目前国内针对交通监控主要是采用视频监控的方法， 很多城市为了更好地监 控交通情况，也相继建立了视频交通流系统。 其中，视频流中车辆识别与分类技 术是最为核心的技术。只有能够讲系统检测到的车辆能够做一一识别，并准备分 类，才能做到真正意义上的交通监控。视频交通流检测及车辆识别系统是一种利用图象处理技术实现对交通目标 检测和识别的计算机处理系统。通过对道路交通状况信息与交通目标的各种行为 （如违章超速，停车，超车等等）的实时检测，

6、实现自动统计交通路段上行驶的 机动车的数量、计算行驶车辆的速度以及识别划分行驶车辆的类别等各种有关交 通参数，达到监测道路交通状况信息的作用。 同时，将检测和识别到的交通信息 存储起来，为分析和交通管理提供依据，因此它也是一个交通信息的管理系统。目前网络交通视频监控系统可分为三个部分：视频监控前端、传输网络和监控中心：1、视频监控前端监控前端主要由前端监控摄象机（防护罩、摄象机、镜头、支架）、等主要设 备组成，假如原有模拟监控系统，可能还有视频矩阵等设备。由采用有先进的图 像压缩标准，每路视频在网络中占用的带宽低，同时，经过特殊算法处理的画质 看起来更加活晰，细腻。适合交通行业对图像高活晰，高

7、时实性的特殊要求。2、通讯网络交通视频监控系统采用标准的 TCP/IP协议，可直接运行在交通部门的内部网 上。前端摄像机的视频信号利用视频光端机通过光缆传输到分节点，在分节点可以直接传输上网，或者分节点有矩阵时，也可以把矩阵连接到DVR上，然后再 传输上网。3、监控中心监控系统在监控中心中心安装一台中心视频监控系统服务器，该系统配合主 要完成现场图像接收，用户登录管理，控制信号的协调，图像的实时监控，录象 的存储、检索、回放、备份、恢复等。在监控中心，视频监控系统服务器将数字视频还原成模拟图像，将视频信号 转到指挥忠心电视墙上，指挥调动人员还可以选择以操作台微机作为监控终端， 对全部路面信息集

8、中调用监控。可实现多画面实时监控，远程控制摄像机云台、 和违章抓拍等操作。二、智能交通系统中的识别与检测技术“智能交通系统”是20世纪80年代中期迅速发展起来的一门新学科， 它研 究21世纪的新型交通运输模式，是当前交通运输学科的一个前沿领域，因此了 解智能交通的发展有重要意义。2.1智能交通系统简介智能交通系统(Intelligent transportation System,简称ITS)是最近10年来提 出的新概念，其含义是综合运用先进的通讯信息、网络、自动控制、交通工程等 技术，改善交通运输系统的运行情况，提高运输效率和安全性，减少交通事故， 降低环境污染，从而建立一个智能化的、安全、

9、便捷、舒适、环保的综合交通运 输体系。随着社会经济的发展、车辆的普及以及人口、经济活动的郊外化，无论发达 国家还是发展中国家，都毫无例外地承受着不断加剧的交通拥挤、交通事故、环 境污染、能源短缺等交通问题的困扰。解决交通问题的方法有两个：一是扩建道 路，二是提高道路的利用率。扩建道路成本较高、占用土地，而且在城市内部可 供使用的土地和空间有限。交通系统是一个很大的复杂系统，不能简单从单一方 面入手找到解决的合理方案，智能交通系统就是在这样的背景下应运而生的。它把车辆和道路珠合起来系统地解决交通问题,从而极大地提高了现有道路的利用率从信息处理的角度看，ITS系统包括：数据采集、数据处理、数据利用

10、。现 在利用的数据采集技术主要有环型线圈式检测技术、远程交通微波检测技术和视 频检测技术。其中环型线圈是目前应用的主要方式，优点是系统可靠，计数、测 速精度较高且不受天气影响；缺点是线圈在安装和维护时必须直接埋入车道、阻 碍交通，道路施工时，线圈也要做相应的调整或重新埋置， 感应线圈易受到冰冻、 盐碱或繁忙交通的影响。微波检测技术也有一定的应用范围，它的优点是多道性、 侧向安装、价格低、使用方便；缺点是检测信息参数较少、不直观。视频检测技 术现在已基本成熟，它具有如下特点：不破坏路面；安装简便，可安放在现场或 指挥中心；可靠性强，故障率低：适用丁路段、路口、高速公路进出口等地点； 覆盖范围大，

11、检测精度高；适应多种气候条件；可同时检测多个车道，可以对通 过的车辆计数；可统计平均车速、道路占有率等信息；可以用各种曲线图表方式显示交通信 息；可通过网络传输数据。正是由丁视频检测技术同其它检测方式相比有许多不 可替代的优点，决定了它必将成为未来车辆检测的主要技术。2.2我国智能交通系统概况我国智能交通系统已从探索进入到实际开发和应用阶段。从公路智能交通系 统看，主要应用在城市内部交通和高速公路两方面。 在城市内部交通方面，北京 实施了 科技奥运智能交通应用试点示范工程，广州、中山、深圳、上海、天 津、重庆、济南、宵岛、杭州等作为智能交通系统示范城市也各自进行了有益的 尝试；在高速公路方面，

12、2007年底，我国内地已有27个省区实现了省区内不同 范围的收费系统联网。京津冀，长三角地区正逐步展开跨省区的收费系统的建设， 其中北京市已经基本完成了有关建设任务。 在民航和铁路方面，智能化建设已经 形成完善的体系。2.3车辆识别与检测技术在智能交通系统中的应用视频交通流检测技术是智能交通系统的重要组成部分，智能系统的很多功能 都依赖丁视频交通流检测和车辆识别系统的功能。目前我国在这方面的研究和发达国家相比，还有很大的差距。随着视频交通检测技术的发展，国内的科研人员 也不断提出了很多用丁车辆检测的新理论和新技术。近年来，很多国内视频车辆检测技术已经应用在城市交通路口监测和高速公路车速测量等方

13、面。国内也有很多机构长期从事视频车辆检测技术的研究， 对车辆检测中的车辆计数、分类和测 速等基本交通参数的提取都进行了大量的研究工作。 车辆检测中常用的图像处理 方法有灰度差法，背景差法，帧差法，边缘检测法等，针对各方法自身的特点， 结合所要解决的问题国内学者提出了一些新方法。 这些方法都有助丁我国的智能 交通系统的建立与发展。三、视频交通流检测和车辆识别系统概述视频交通流量检测及车辆识别系统是一个集图象处理系统和信息管理系统 为一体的综合系统。视频流检测与分类识别系统是现在所倡导的智能交通、智能城市的重要组成部分，它融合了计算机技术、电子信息技术、大数据处理等技术， 是城市交通系统的非常重要

14、的一个环节。 对丁加强治安情况，监控车流量等，都 发挥了重要的作用。计算机图象处理主要由图象输入，图象存储和刷新显示，图象 输出和计算机接口等几大部分组成，这些部分的总体构成方案及各部分的性能优 差直接影响处理系统的质量。图象处理的目标是代替人去处理和理解图象，因此实时性,灵活性,精确性是对系统的主要要求。视频交通流检测和车辆识别系统的主要工作原理如下，1）通过按照在各个交通路口的数字化电子警察等设备，收集设备周边的一 些视频以及音频信息，并作保存。2）利用交通流检测系统中事先设置好的算法和一些特征去进行数据选择3）将选择的数据进行处理，对视频中出现的车辆进行识别和分类，并将识 别和分类的信息

15、做保存3.1系统构成通过摄象机将道路交通流图像捕捉下来，再将这些捕捉到的序列图像送入计 算机进行图象处理、图象分析和图象理解，从而得到交通流数据和交通状况等交 通信息，这是系统的基本工作流程。图1系统构成图3.2系统工作原理系统工作时，首先要进行初始化。设定系统用到的参数，比如图像的采集帧 率、计算中用的阑值、检测线和检测区域等。如果使用的CCD摄像机是模拟的， 需要把视频图像转换为数字视频。把捕捉的数字化的视频序列存入计算机内存或 帧缓存中等待下一步处理。进行图像处理时首先要进行图像预处理，目的是去除 干扰噪声。对预处理彳爰的图像进行图像分割， 对丁运动目标通常使用帧差法。 对 分割后的目标

16、图像进行特征提取，通过相应的算法进行分类识别和计算2,提取出车辆的数目、车辆的速度等交通参数，同时把获得的数据存入数据车。 对数 据库中的交通参数使用交通控制的算法进行统计分析，输出相关的报表和图表供 操作控制人员使用。四、视频交通流检测及车辆识别系统的设计与实现4.1软件功能概述(1) 能够对监视区域内的路段上通过车辆的数目进行标实时计数。(2) 能够对监视区域内的运动车辆进行实时速度测量。(3) 能够对监视区域内的运动车辆进行车辆类型识别。(4) 能够将检测和识别获得的交通数据存入数据库。(5) 能对数据库的数据进行统计输出。(6) 对系统测量到的车辆数目和每辆车的速度能实时处理并显示。(

17、7) 能够对车辆的长度，车辆的车头间距，车辆排队长度等交通流数据进行 统计。4.2功能模块设计视频交通流检测及车辆识别系统是由：系统初始化模块；图象采集模块；图象预处理模块；图象分割模块；特征提取模块； 流量统计模块； 类型识别模块；数据管理模块；系统维护模块组成。下面列出主要功能模块。4.2.1系统初始化模块为系统设定初值，包括设定图象输入参数(采集图像的分辨率，图象采集卡 视频端口的制式、亮度、对比度，每秒采集的帧数等)、检测区域的大小和个数、 速度检测标线以及象素间距与实际路长的比例系数、各种车辆类型的特征量、图像二值化及检测区域内特征点的阈值等，并建立识别的匹配摸板。4.2.2图象采集模块将摄像机传输来的视频图象按初始化设置的要求捕捉下来并将其数字化，然 后存储到内存里。采集图像的数字化是通过安装在计算机上的视频捕捉卡来实 现的，而图象捕捉控制是由软件来完成。捕捉软件可以按每秒125帧(PAL制线)或130帧(N制)来捕捉图像并存贮在帧缓存或计算机内存里以备预