幾種常見的交通檢測器

1、幾種常見的交通檢測器 人們對交通事件檢測的方法一般分為直接檢測法和間接檢測法。直接檢測法是通過監(jiān)控攝像機(jī)采取圖像信息，然后根據(jù)圖像處理的算法提取出圖像所包含的交通信息，如交通流量、速度、占有率等判斷是否有交通事故發(fā)生;或者通過工作人員巡邏或者路人觀察到有事故發(fā)生23。間接檢測法那么比直接檢測法要復(fù)雜，首先布設(shè)在道路下的檢測線圈采集到交通流參數(shù)并將采集到的參數(shù)傳送給PC機(jī)，PC機(jī)利用有關(guān)的算法分析有沒有事故發(fā)生。由于直接檢測法所需的工作量比間接檢測法大，所以目前世界各國普遍采用間接監(jiān)測的方法。間接檢測法用到的主要的采集數(shù)據(jù)的工具就是檢測線圈，下面介紹一下各種交通檢測器的工作原理及其優(yōu)缺點。 (1

2、>超聲波檢測器工作原理:根據(jù)光沿直線傳播的原理，當(dāng)光遇到障礙物時就會被反射回來，同理當(dāng)超聲波遇到障礙物(車輛)時就會產(chǎn)生一反射波，反射波傳送回接收端，根據(jù)時間差就可以判斷是否有車輛通過。正常情況下，沒有車輛時超聲波返回到超聲波檢測器用的時間比有車輛通過時用的時間要長，當(dāng)接收到反射波的事件變短就可以判斷出車輛通過。優(yōu)點:首先超聲波檢測器安裝在路側(cè)，不用破壞路面;其次，耐用且安裝方便。缺點:易受周圍環(huán)境的影響，例如溫度、雨雪等;其次檢測范圍有限，檢測精度不高，當(dāng)有人或者其他動物通過時極可能發(fā)生誤檢。 (2>線圈檢測器: 環(huán)形線圈檢測器是最早使用的事件檢測器，目前世界很多國家的高速公路仍

3、然在使用線圈檢測器。 工作原理:線圈檢測器包含一個長方形或者圓形的閉合線圈，線圈內(nèi)通有時刻變化的電流，根據(jù)變化的電場會產(chǎn)生磁場，交變的電磁會產(chǎn)生電場的原理，當(dāng)線圈受到壓力的作用時線圈內(nèi)的回路電感量會產(chǎn)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致電流的變化，根據(jù)電感量是否發(fā)生變化就可以知道是否有車輛通過了。 優(yōu)點:首先目前線圈檢測技術(shù)己被世界大局部國家使用，相對來說比擬成熟，且價格相對合理;其次線圈檢測器被埋在地下，所以受周圍環(huán)境的影響很小，且其自身的結(jié)構(gòu)決定了它很高的穩(wěn)定性和精確度。 缺點:a.目前我國的道路修建現(xiàn)狀是先將道路鋪設(shè)好后再埋設(shè)線圈，這樣在埋設(shè)線圈時就需要再次將路面挖開，埋好線圈后再一次將路面鋪好，這種經(jīng)過挖

4、開然后再次鋪建的路面肯定沒有原始的未經(jīng)破壞的路面經(jīng)久耐用，而且再次挖開和復(fù)建道路必須有足夠的財力支持才可以完成，無形中提高了道路的修建本錢。 b.感應(yīng)線圈雖然埋在地下，但是其主要是根據(jù)電流的變化來判斷有無車輛通過的，當(dāng)外界環(huán)境突然變化時就會影響其內(nèi)部電流的變化，進(jìn)而造成誤判，如氣溫的驟降就會影響線圈的正常工作。 c.感應(yīng)線圈主要根據(jù)線圈內(nèi)部自感應(yīng)電流的變化來判斷是否有車輛通過，受該原理的限制，當(dāng)車速過快或者車輛擁堵時，前后車之間的間距很可能會小于3m，此時，線圈電流變化很不明顯，所以很難準(zhǔn)確的判斷是否有車輛通過，這樣其檢測精度就會大大降低。 d.并不是所有的檢測線圈都可以識別鄰近車道是否有車輛

5、通過，這就要求工作人員在硬件或者軟件上局部參加可以跨車道判斷車輛的局部。 (3)視頻車輛檢測器 實時交通車輛檢測系統(tǒng)是一種計算機(jī)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先通過視頻攝像頭獲取實時圖像，然后利用視頻處理技術(shù)對采集的視頻進(jìn)行分析處理，通過觀察分析處理后的結(jié)果，統(tǒng)計有多少輛車該路段行駛，車輛的型號是什么，車輛的行駛速度是多少等交通參數(shù)，以到達(dá)更加直觀更加及時的掌握交通運行狀況Sao 工作原理:在道路上架設(shè)攝像機(jī)，在攝像機(jī)可以撲捉到的范圍內(nèi)埋設(shè)線圈，當(dāng)車輛通過時，線圈產(chǎn)生一信號來啟動攝像機(jī)，攝像機(jī)啟動拍攝車輛的運行狀態(tài)，并將運行狀態(tài)傳送至監(jiān)控室的PC機(jī)上，在PC機(jī)上用軟件對這一視頻進(jìn)行處理得到車輛的運行參數(shù)，

6、如車速、占有率等。 優(yōu)點:視頻檢測器采集的視頻都是實時的可以人眼觀察到的，這樣檢測到的交通事故更加可靠和直觀;視頻檢測用到的攝像頭安裝在道路的兩側(cè)，安裝方便，當(dāng)攝像機(jī)出現(xiàn)故障時，維護(hù)也很方便，且攝像頭的鋪筑范圍比擬廣，這樣相鄰的兩個攝像機(jī)之間的距離就可以隔一段距離，減少了本錢;由于是人工觀察視頻判斷是否有事故發(fā)生，所以與其他檢測器相比檢測精度更高as 缺點:當(dāng)有大霧、暴雨、雪等惡劣天氣時，視頻攝像機(jī)的觀察范圍受到影響，給檢測帶來困難，另外，對人員的責(zé)任心和素質(zhì)要求比擬高。交通檢測系統(tǒng)處理技術(shù) 目前高速公路最常用的檢測器是感應(yīng)線圈檢測器和視頻檢測器，由上節(jié)分析可知這兩種交通檢測器都有各自的優(yōu)缺點

7、，單獨使用任何一種都不能到達(dá)最理想的檢測效果。如僅使用視頻檢測器，當(dāng)霧天、雨雪風(fēng)沙等能見度比擬低的天氣時，那么會影響其檢測效果;同理，只是用線圈檢測器，當(dāng)車流量很大時也無法檢測出精確的結(jié)果。 本文所設(shè)計的交通事件檢測系統(tǒng)應(yīng)用線圈交通檢測器對交通事件來進(jìn)行檢測，通過使用TransModer交通仿真軟件仿真交通事故，計算出感應(yīng)線圈的布設(shè)間距，通過觀察檢測線圈采集到的車速、流量等數(shù)據(jù)判斷是否有交通事故發(fā)生，再通過調(diào)用事件發(fā)生路段的現(xiàn)場視頻對事件的具體情況(事件種類、道路通行能力等)進(jìn)行直觀的判斷。交通視頻的檢測技術(shù) 隨著社會的逐漸開展，交通平安越來越受到人們的重視，尤其是Zo12年包茂高速陜西省段連

8、續(xù)發(fā)生的幾起重大交通事故更引起了相關(guān)部門的重視。雖然現(xiàn)在大局部高速公路都安裝有視頻攝像頭，但是由于采集的視頻圖像數(shù)據(jù)量大等一系列原因，使得大部分圖像數(shù)據(jù)僅是傳到高速公路監(jiān)控中心，或者交通事故發(fā)生后再調(diào)用視頻圖像作為交通事故分析的參考而沒有得到很好的應(yīng)用。在本文中，將某一高速路段作為試驗路段，將試驗路段的視頻資料利用matlab軟件進(jìn)行處理，作為線圈檢測器的輔助依據(jù)。運動目標(biāo)檢測常用的方法 一幅圖像包括靜止的背景和相對背景運動的前景，將背景和前景分割開來并對分割后的前景做進(jìn)一步處理使其成為假設(shè)干獨立目標(biāo)的技術(shù)就叫運動目標(biāo)檢測;運動車輛檢測的步驟主要是分割背景與前景，去除干擾信號，最后跟蹤處理真實

9、目標(biāo)，如下列圖所不:圖目標(biāo)檢測與提取框圖 楊梅三十頁運動目標(biāo)檢測主要有幀差法和背景相減法兩種方法36。幀差法對視頻序列中兩幀或幾幀圖像相減并對其差異進(jìn)行檢測和提取的方法叫做幀差法f=l。幀差法的根本流程如下列圖所示:一_仁一二彝匕b 17 i一形態(tài)學(xué)處理聯(lián)通域分析判別圖幀差法根本原理圖 首先，利用公式(4-1)計算第k幀與第k-1幀圖像的差分圖Dk，假設(shè)D、中像素值的差絕對值大于閩值，那么是前景像素，否那么即是后景像素;然后利用式(4-2對D、二值化得Rk，對Rk進(jìn)行處理和分析，將連通局部的面積與給定閩值進(jìn)行比擬，大于閩值那么是檢測到的目標(biāo);幀差法程序簡單，易于實現(xiàn)，實時性好，是檢測運動目標(biāo)的

10、最根本的方法s Dk x Y)一.fk x Y)一.fk- x Y) ( 4-1)。、二，:)一01Dk(xY)<I7 L擴(kuò)人(4-2)背景差法背景差分法就是先提取出背景圖像Bk，然后將背景圖Bk與第Fk幀圖像做差得差分圖Dk像39;差值與給定的閩值做比擬，大于閩值那么認(rèn)為是前景圖像，小于閩值那么是后景圖其處理流程如圖所示: 圖背景差分法處理流程圖 背景相減法能夠獲得相對完整的目標(biāo)圖像，但是背景差分法對外界環(huán)境要求較高，在現(xiàn)實生活中沒有任何干擾的背景圖是很難或得到的，因此差分法只適用于背景變化不大的場合。光流法 光流場是一種包括運動信息、光學(xué)特性部位以及成像投影等信息的速度場，光流法要求

11、被檢測物體明暗度一樣，且相鄰點的運動相同40。光流場的計算原理是圖像在位置相近、時間相隔很小且灰度變化也很小的情況下灰度值相等41 記這一時間點處(x, y)處的圖像灰度值為f(xYt)，在+ d,時刻點(x,力運動到點(二+da, y+dv)處，其圖像灰度值是f(二+daY+v)，那么光流制約條件為為: f x, y, t)一fx+dx,y+dy,t+dt (4-3) 對等式右邊泰勒公式展開，令試=0得: nU 一一 dt可一扮_,_.可_二_.u十二甲“J十 即(4-4)_三，、一生，那么式(4-4可表示為: d，d，可可_.可_T7二_二;二廠=二甲u十二-v=ct cx cy(4-5)

12、Of一(s, fv) f U一(u, v在式(4-5)中構(gòu)成的u,、矢量解有很多個，所以有次中令爭之、式必要加上另外的限制條件;在二維和三維空間上分析處理速度的局局部量，使得解唯一42 光流場法比擬簡單易于實現(xiàn)，但其存在很大的缺陷，第一，約束公式(4-3 ) , ( 4-4 ) ,(4-5>是在假設(shè)的條件下方可成立的，在現(xiàn)實生活中，圖像尤其是高速運動的物體灰度很難與約束方程相匹配;其次，約束方程要求式(4-4必須是可微分的，這就需要對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以防止混疊效應(yīng);第三，在現(xiàn)實生活中噪聲無處不在，因此找到一幅沒有一點噪聲的圖像是不可能實現(xiàn)的43各種算法的比擬分析 在衡量車輛檢測算法性

13、能時，魯棒性、準(zhǔn)確度、處理速度是主要的3個指標(biāo)，算法的魯棒性即算法能自動、連續(xù)地工作，對于如噪聲、光照、天氣等因素的影響不太敏感; 2算法的準(zhǔn)確度即當(dāng)有車輛通過時檢測到的車輛數(shù)與實際通過的車輛數(shù)的百分比，準(zhǔn)確度高的算法檢測百分比自然也就高;算法的實時性是指當(dāng)問題出現(xiàn)時，是否能在第一時刻發(fā)現(xiàn)并解決問題，這對交通事件的實時檢測而言非常關(guān)鍵。根據(jù)這3個指標(biāo)分別對論文介紹的3種算法的性能加以比擬。 能否高效率、高速度不停的運作是評價一個算法好壞的主要標(biāo)準(zhǔn)，如果算法對外界的變化如光照變化、噪聲影響、惡劣天氣等不太明敏感，那么該算法就可以自動連續(xù)的工作;當(dāng)有車輛通過時利用某交通檢測算法能及時準(zhǔn)確的檢測到車

14、輛的狀態(tài)，那么說明檢測算法準(zhǔn)確度高、速度快、漏檢和誤檢率比擬低。幀差法受外界環(huán)境的影響不大，當(dāng)外界干擾增大或者明暗程度變化時，幀差法仍可以使用，且其性能沒有多大變化，但是，當(dāng)車輛靜止時用幀差法就無法檢測到，并且?guī)罘ㄊ軙r間間隔和車速的影響比擬大，如果車輛速度比擬大或者相鄰幀時間間隔比擬小，相鄰兩幀變化有可能會過小或者前后兩幀無重疊，此時用幀差法就達(dá)不到檢測的效果44。背景差分法簡單，快速，準(zhǔn)確率高，該方法要求要檢測的物體必須是靜止且不受噪聲干擾的，在這種理想狀態(tài)下，對要處理的圖像進(jìn)行背景差分，背景可以被完全去掉，僅剩下需要的車輛信息，但是在現(xiàn)實環(huán)境中，完全靜止無噪聲的環(huán)境是很難找到的，并且背景

15、差分法對外界環(huán)境的依賴性比擬大，當(dāng)口光照射角度變化、惡劣天氣或者物體運動過于頻繁時，背景圖像不唯一，故用背景差分法不能檢測出運動目標(biāo)45。光流場法適應(yīng)性強，既能在靜態(tài)背景下工作也能在動態(tài)背景下工作，還可在攝像機(jī)運動的情況下工作，工作環(huán)境的變化不影響其工作。但是光流場的計算公式要求檢測物體外表是光滑變化的，可靠性差，抗干擾能力差，事件消耗量比擬大，不能實時反響交通數(shù)據(jù)變化，且對硬件要求較高，該方法目前還在實驗階段，尚未廣泛應(yīng)用46。用表對上述三種算法進(jìn)行比擬 表各種算法性能的比擬檢測算法幀差法背景差分法光流法連續(xù)工作高 低 低 準(zhǔn)確性 低 高 高 處理速度快 快 ·漫 通過以上分析比照可知，每種算法都有優(yōu)缺點，我們要根據(jù)自身的需要來選取算法，本文選取的是幀差法。由于隧道內(nèi)環(huán)境與隧道外環(huán)境差異大，所以駕駛員在隧道內(nèi)的車輛行駛也與隧道外有很大區(qū)別。 1.在一般情況