1、西 南 交 通 大 学毕业设计（论文）基于视频的车流量检测算法研究年 级: 2006级 学 号: 20062225 姓 名: 安伟 专 业: 自动化 指导老师: 侯进 二零一零年六月西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 I 页院 系 信息科学与技术学院 专 业 自动化 年 级 2006 级 姓 名 安伟 题 目 基于视频的车流量检测算法研究 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章 )成 绩 答辩委员会主任 (签章)年 月 日 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 II 页毕 业 设 计 任 务 书班 级 自动化 2 班 学生姓名 安伟 学 号 2006 专 业
2、自动化 发题日期：2010 年 1 月 1 日 完成日期：2010 年 6 月 15 日题 目 基于视频的车流量检测算法研究 题目类型： 工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发一、 设计任务及要求车流量信息是交通控制中的重要信息，其检测在智能交通系统中占有重要地位。基于视频图像处理技术的车流量检测系统，通过安装在道路旁边或者中间隔离带的支架上的摄像机和图像采集设备将实时的视频信息采入，经过对视频图像的处理分析可以进行车流量的实时检测。基于视频的车流量检测系统有易安装、维护及实现方便等明显的优势，非常有利于交通系统的管理及控制。具体要求如下： 1. 对图像进行预处理 2. 进行车流量的
3、统计 3. 人机界面简单清楚友好 二、 应完成的硬件或软件实验采集视频图像，对图像进行分析处理，完成车流量的统计，与实际通过车辆数目比较，分析本系统的正确检测率。 三、 应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）1. 毕业设计论文（必须完全符合学校规范，内容严禁有丝毫的抄袭剽窃） 2. CD-R（含论文，程序，程序使用说明书，演示视频，盘面注明姓名，专业，日期） 3. 英文翻译按学校规定，导师无特殊要求 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 III 页四、 指导教师提供的设计资料1. 研究介绍（包括课题背景、动机、内容、意义） 2. 计划说明书 3. 部分英文文献
4、资料 五、 要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域）1. 本课题相关领域国内外重要论文及资料 2. 图像处理知识与 VC+编程学习指南 六、 设计进度安排第一部分 查阅资料，学习相关编程语言 （ 4 周）第二部分 编制程序并进行调试 （ 10 周）第三部分 撰写毕业论文 （ 2 周）评阅及答辩 毕业论文修改和参加答辩 （ 1 周）指导教师： 年 月 日系主任审查意见：审 批 人： 年 月 日注：设计任务书审查合格后，发到学生手上。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 IV 页西南交通大学信息科学与技术学院 2009 年制西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 V 页摘 要在智能交通管理系
5、统中，实时的交通流参数检测起着越来越重要的作用。交通流参数包括车流量、车速、车道占有率等，参数检测的方式也有多种，但基于图像处理的视频车辆检测技术以其检测区域大、系统设置灵活等突出的优点，成为智能交通系统领域的一个研究热点。因此，基于视频的交通流量检测技术成为其研究领域的重要方面和基础。本文是在阅读和学习国际国内智能交通系统基础上，首先介绍了智能交通系统的背景和意义,视频检测技术的优越性,智能交通系统在国内外研究的现状。经过多年的不断发展,目前已经提出了很多相关的算法和解决方案.本文在学习和理解这些成果的基础上,采用设置虚拟线的方法来实现车流量统计的算法。本文在研究过程中主要采用了图像数字化,
6、图像锐化,图像分割,背景相减,虚拟线圈更新,虚拟线圈内车辆的检测等算法。其中图像分割,背景相减,虚拟线圈的更新是本文的核心内容并作了详细的介绍。其中背景相减介绍了四种常用的算法,并分析了各种算法的优缺点,结合各种的算法的优缺点,最后本文采用自适应背景相减法,该算法能够很好的提取出目标图像,不过由于外界各种因素比较敏感,同时会出现许多伪运动目标点，不利于目标的准确检测,影响检测准确度,这有待于日后进一步的研究和学习。本文设计了一种实时可靠的基于虚拟检测线的交通流量检测算法,该算法能够一定的程度上的在复杂路况条件下精确的对车流量进行检测。关键词：视频检测技术； 车流量统计； 虚拟线圈更新； 自适应
7、背景相减法西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 VI 页AbstractIn the Intelligent Traffie System，parameter measurement of real-time traffic flow is becoming more and more important.Traffic flow parameter includes vehicle flow, vehicle velocity, road-occupied rate and so on. There are many kinds of ways to measure parameters,
8、but the technology of video vehicle detection based on image processing has been a hot field in Intelligent Traffic System, because it has prominent advantage that the detectiong field is extensive and the system setting is flexible .Therefore, the detection technology of traffic flow based on video
9、 becomes an importance of aspect and foundation.Based on reading and learning the Intelligent Traffic System of home and abroad, the background of the Intelligent Traffic System, the advantages of video detection technolog and the studing situation of the Intelligent Traffic System in national and i
10、nternational are introduced firstly. After years of constant development, it has made a lot of relevant algorithms and solutions. Based on learning and uderstanding these results, those methods are used to set the virtual line to achieve the algorithm of traffic volume statistic. In this paper, the
11、main course of the study is to use the algorithms of digital image, image enhancement, image segmentation, background subtraction, virtual loop update, virtual loop detection within the vehicle. Image segmentation, background subtraction, virtual loop update are the core of this paper and described
12、in detail. Background subtraction introduces four common algorithms, and analyzes the advantages and disadvantages of each algorithm, combines with the advantages and disadvantages of various algorithms. Finally, in this paper, we use an adaptived-background subtraction. The algorithm can extract a
13、good target image, but it is more sensitive to the external factors, while the emergence of many pseudo-moving target, which is not conducive to the precise of target detection and effect the accuracy of detection, so it is subject for further research and study. This paper presents a reliable real-
14、time traffic flow algorithm based on virtual test line detection. To some extend, this algorithm can detect the traffic flow precisly under the condition of complexity.Keywords: video detection technolog; traffic flow statistics; virtual loops update; adaptived-background subtraction 西南交通大学本科毕业设计（论文
15、） 第 VII页目 录摘 要 .IVABSTRACT.V第 1章 绪 论 .11.1 本论文的背景和意义 .11.2 国内外研究现状 .31.3 本论文研究内容和方法 .51.3.1 研究内容 .51.3.2 研究方法 .51.4 本论文的结构安排 .6第 2章 系统总体设计 .72.1 总体设计 .72.2 系统开发环境 .82.2.1 Visual Studio 2008 介绍 .82.2.2 OpenCV1.1 介绍 .92.2.3 WinAVI Video Converter 介绍 .102.3 系统环境配置 .112.4 本章小节 .15第 3章 基于视频车流量的算法研究 .163.
16、1 算法综述 .163.2 算法的详细实现 .163.2.1 图像数字化 .163.2.2 图像锐化 .193.2.3 像素分类 .203.2.4 图像分割 .203.2.5 背景相减 .223.2.6 虚拟线的更新 .243.2.7 虚拟线的车流量检测 .253.3 本章小节 .27第 4章 软件的实现 .284.1 软件的实现 .284.2 本章小节 .34结 论 .35西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 VIII页致 谢 .36参考文献 .37西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页 第 1章 绪 论1.1 本论文的背景和意义随着社会的发展和科技的进步,人民的生活水平得到很大的提升
17、,汽车的拥有量大幅提升,交通需求日益增加,城市交通拥堵,交通事故频繁发生,交通环境日益恶化以及能源短缺成为当今世界面临的共同问题。在这种情况下,无论是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城市交通问题的困扰。尤其在我国,由于我国人口基数大,城市规模发展迅速,迫切需要大量的准确的交通流信息,我国面临的问题尤为严重。解决交通问题的传统办法是修建和扩建道路,提高网路的通行能力,但随着人口的增长,特别是城市人口的急速增长,城市人均占有面积日益减少,可供修建道路的面积也越来越少,同时扩大网路的速度也远远不能满足交通需求增长的速度。同时交通系统是一个十分复杂的综合性十分强的系统,单从某一方面
18、考虑,都很难解决交通问题。在这种复杂的背景下,怎样高效的对交通进行管理,就显的十分重要,由此智能交通就成为研究的热点问题 6, 使用科学的方法对现有的道路进行管理，可以最大限度的挖掘道路的承载能力，在相当大的程度上改善交通环境。此时智能交通系统 ITS（Intelligent Transportation System）应运而生，它把车辆和道路综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。智能交通系统是各国交通领域竞相研究和开发的热点,它将先进的信息,电子通讯、自动控制、计算机以及网络等技术有效,综合的运用于整个交通运输管理体系中。从而建立起一种在大范围内全方位发挥作用的,实时
19、、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统。同时智能交通管理系统覆盖范围很广,在交通系统管理方面包括:自适应的交通信号、自动事故检测、电子收税系统、电子警察等。在行人系统方面包括:行程规划、乘车人信息、动态路径指导等。在与安全有关的管理系统方面包括:智能巡查控制、防撞等。在其他方面包括:救援管理等。ITS 强调的是系统性、实时性、信息交流的交互性以及服务的广泛性。它是由若干子系统所组成的，通过系统集成将道路、驾驶员和车辆有机地结合在一起加强了三者之间的联系。ITS 的系统组成大致分为先进的交通管理系统 ATMS(Advaneed Taffie Management System)、先进的交通信息
20、系统 ATIS(Advaneed Traffie Information System)、先进的公共交通系统 APTS(Advaneed Publie Traffie System)、先进的车辆控制系统 AVCS(Advaneed Vehiele Control System)、先进的车辆收费系统 AETCS(Advaneed Eleetronie Toll Colleetion System)、紧急事件管理与救援系统EAMSS(Emergent Affair Management and Succor System)。在这些系统中交通流信息的获取是一个核心，交通流信息包括多个方面，比如车流量、车型、车速、车流密
