第三章交通信息處理技術(shù)

第三章交通信息處理技術(shù)主要內(nèi)容：1、數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)2、交通信息融合處理技術(shù)3、交通流與行程時(shí)間預(yù)測(cè)技術(shù)第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)一、數(shù)據(jù)壓縮的必要性1、數(shù)據(jù)壓縮的必要性原始采集的數(shù)據(jù)，特別是視頻檢測(cè)數(shù)據(jù)非常大，若不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，將嚴(yán)重影響傳輸效率。例如一幀640×480像素、24比特顏色編碼的畫面，在650M容量的CD－ROM光盤上能存儲(chǔ)多長(zhǎng)的活動(dòng)圖像？第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)2、數(shù)據(jù)壓縮的目的采用各種方法去除冗余，以盡量少的數(shù)據(jù)量來(lái)表示和重建圖像。（1）冗余冗余是指信息所具有的各種性質(zhì)中多余的無(wú)用空間，其多余的程度叫做“冗余度”。信息量、數(shù)據(jù)量和冗余量之間的關(guān)系式：I=D-duI代表信息量D表示數(shù)據(jù)量du是冗余量第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)（2）冗余的分類知識(shí)冗余、結(jié)構(gòu)冗余、空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余等。知識(shí)冗余：人類一旦掌握了知識(shí)，憑借經(jīng)驗(yàn)就可辨別事物，無(wú)須進(jìn)行全面的比較和辨別。結(jié)構(gòu)冗余：在數(shù)字化圖像中，具有規(guī)則紋理的表面、大面積相互重疊的相同圖案，規(guī)則有序排列的圖形等結(jié)構(gòu)，都存在數(shù)據(jù)冗余，這種結(jié)構(gòu)上的冗余叫做“結(jié)構(gòu)冗余”?？臻g冗余：在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性，這些相關(guān)的光成像結(jié)構(gòu)在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為數(shù)據(jù)冗余。第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)時(shí)間冗余：這是序列圖像和語(yǔ)音數(shù)據(jù)中所經(jīng)常包含的冗余。序列圖像一般是位于一時(shí)間軸區(qū)間的一組連續(xù)畫面，前后幀之間具有很強(qiáng)的相關(guān)性。當(dāng)播放該圖象序列時(shí)，隨著時(shí)間的推移，若干幀畫面的某些地方發(fā)生了變化，但有的部位卻沒(méi)有變化，這就形成了時(shí)間冗余。信息熵冗余：是指數(shù)據(jù)所攜帶的信息量少于數(shù)據(jù)本身所反映出來(lái)的數(shù)據(jù)冗余。例如若信號(hào)｛a1，a2｝的概率分別為P(a1)=0.9,P(a2)=0.1,則信號(hào)的平均信息量為H(x)=－(0.9×log20.9+0.1×log20.1)=0.467(bit)

用二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示這兩個(gè)信號(hào)時(shí)需用1bit顯然出現(xiàn)了數(shù)據(jù)冗余。第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)3、數(shù)據(jù)壓縮的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)壓縮方法的優(yōu)劣主要由所能達(dá)到的壓縮倍數(shù)、從壓縮后的數(shù)據(jù)所能恢復(fù)（或稱重建）的圖像（或聲音）質(zhì)量、以及壓縮和解壓縮的速度等幾方面來(lái)評(píng)價(jià)。壓縮的倍數(shù)也稱壓縮率，通常有兩種衡量的方法（1）由壓縮前與壓縮后的總的數(shù)據(jù)量之比來(lái)表示例如，一幅1024×768像素點(diǎn)組成的黑白圖像，每像素具有8bit，通過(guò)使其分辨率降低為512×384，又經(jīng)數(shù)據(jù)壓縮使每個(gè)像素平均僅用0.5bit，則壓縮倍數(shù)為64倍，或稱其壓縮率為1:64。（2）用壓縮后的比特流中每個(gè)顯示像素的平均比特?cái)?shù)bpdp（bitperdisplayedpixel）來(lái)表示例如，以15000字節(jié)存儲(chǔ)一幅256×240的圖像，則壓縮率為（15000×8）/（256×240）=2比特/像素第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)4、數(shù)據(jù)壓縮的分類數(shù)據(jù)壓縮也稱為數(shù)據(jù)編碼。（1）無(wú)損壓縮利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)冗余進(jìn)行壓縮，可完全恢復(fù)原始數(shù)據(jù)而不引起任何失真，但壓縮率受到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)冗余度的理論限制，一般為2:1到5:1。應(yīng)用范圍：文本數(shù)據(jù)、程序、特殊場(chǎng)合的圖像數(shù)據(jù)（如指紋圖像、醫(yī)學(xué)圖像等）。第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)（2）有損壓縮利用人類視覺(jué)對(duì)圖像中的某些頻率成分不敏感的特性，允許壓縮過(guò)程中損失一定的信息，所損失的信息不影響對(duì)原始圖像的理解。應(yīng)用范圍：語(yǔ)言、圖像、視頻數(shù)據(jù)。第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)二、靜態(tài)圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG1、JPEG標(biāo)準(zhǔn)JPEG（jointphotographicexpertsgroup）是一個(gè)負(fù)責(zé)制定靜態(tài)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的專家組，他們開(kāi)發(fā)的算法稱為JPEG算法，又稱為JPEG標(biāo)準(zhǔn)。JPEG標(biāo)準(zhǔn)主要用于靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)壓縮，例如電子抓拍圖像。JPEG文件的擴(kuò)展名為.jpg或.jpeg，它用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，獲取得極高的壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富生動(dòng)的圖像。第一節(jié)數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)2、JPEG包括兩種基本壓縮算法采用以離散余弦變換(DCTdiscretecosinetransform)為基礎(chǔ)的有損壓縮算法例如在壓縮比為1:25的情況下，壓縮后還原得到的圖像與原始圖像相比較，非圖像專家難于找出它們之間的區(qū)別。采用以預(yù)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)損壓縮算法第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)壓壓縮縮處處理理技技術(shù)術(shù)3、、JPEG原原理理JPEG有有損損壓壓縮縮利利用用人人視視覺(jué)覺(jué)系系統(tǒng)統(tǒng)特特性性，，使使用用量量化化和和無(wú)無(wú)損損壓壓縮縮編編碼碼相相結(jié)結(jié)合合來(lái)來(lái)去去掉掉視視覺(jué)覺(jué)的的冗冗余余信信息息和和數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)本本身身的的冗冗余余信信息息。。第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)壓壓縮縮處處理理技技術(shù)術(shù)（1））DCT變變換換離散散余余弦弦變變換換DCT是是數(shù)數(shù)碼碼率率壓壓縮縮需需要要常常用用的的一一個(gè)個(gè)變變換換編編碼碼方方法法。。DCT是是先先將將整整體體圖圖像像分分成成N*N像像素素塊塊，，然然后后對(duì)對(duì)N*N像像素素塊塊逐逐一一進(jìn)進(jìn)行行DCT變變換換。。由由于于大大多多數(shù)數(shù)圖圖像像的的高高頻頻分分量量較較小小，，相相應(yīng)應(yīng)于于圖圖像像高高頻頻分分量量的的系系數(shù)數(shù)經(jīng)經(jīng)常常為為零零，，加加上上人人眼眼對(duì)對(duì)高高頻頻成成分分的的失失真真不不太太敏敏感感，，所所以以可可用用更更粗粗的的量量化化。。因因此此，，傳傳送送變變換換系系數(shù)數(shù)的的數(shù)數(shù)碼碼率率要要大大大大小小于于傳傳送送圖圖像像像像素素所所用用的的數(shù)數(shù)碼碼率率。。到到達(dá)達(dá)接接收收端端后后通通過(guò)過(guò)反反離離散散余余弦弦變變換換回回到到樣樣值值，，雖雖然然會(huì)會(huì)有有一一定定的的失失真真，，但但人人眼眼是是可可以以接接受受的的。。第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)壓壓縮縮處處理理技技術(shù)術(shù)DCT變變換換公公式式正變變換換F(0,0)F(u,0)F(0,v)F(u,v)第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)壓壓縮縮處處理理技技術(shù)術(shù)DCT反反變變換換第一一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)壓壓縮縮處處理理技技術(shù)術(shù)DCT變變換換過(guò)過(guò)程程由圖圖像像內(nèi)內(nèi)取取出出一一個(gè)個(gè)區(qū)區(qū)塊塊，，分分成成8××8個(gè)個(gè)像像素素的的64格格陣陣列列，，即即由由圖圖(a)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變?yōu)闉閳D圖(b)。。經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)對(duì)對(duì)逐逐個(gè)個(gè)像像素素的的亮亮度度（（或或討討論論色色度度））數(shù)數(shù)值值取取樣樣，，并并將將像像素素的的亮亮度度數(shù)數(shù)值值列列成成矩矩陣陣形形表表格格，，見(jiàn)見(jiàn)圖圖（（C））。。然然后后利利用用離離散散余余弦弦變變換換（（DCT））可可將將各各空空間間取取樣樣值值轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變?yōu)闉轭l頻率率域域的的數(shù)數(shù)值值，，這這里里稱稱為為DCT系系數(shù)數(shù)。?？傻玫玫降?4個(gè)個(gè)DCT系系數(shù)數(shù)，，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換為為圖圖（（d））矩矩形形陣陣列列表表格格。。第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)DCT變換換的結(jié)結(jié)果：：大體體上，，沿左左上到到右下下的方方向DCT系數(shù)數(shù)（絕絕對(duì)值值）是是依次次遞減減的。。所以以，也也就是是說(shuō)一一個(gè)圖圖像的的DCT低低頻系系數(shù)分分布在在DCT系系數(shù)矩矩陣的的左上上角，，高頻頻系數(shù)數(shù)分布布在右右下角角。第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)（2））量化化表對(duì)于前前面得得到的的64個(gè)個(gè)空空間頻頻率振振幅值值,將將對(duì)對(duì)它們們作幅幅度分分層量量化操操作，，方法法就是是分別別除以以量化化表里里對(duì)應(yīng)應(yīng)值并并四舍舍五入入?；谑率聦?shí)上上人眼眼對(duì)高高頻率率遠(yuǎn)沒(méi)沒(méi)有低低頻敏敏感的的情況況，JPEG給給出了了量度度和色色度量量化值值表，，見(jiàn)表表3-1，，p53。。亮度量量化值值色度量量化值值第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)（3））Z字字形編編排量化后后的系系數(shù)要要重新新編排排，目目的是是為了了增加加連續(xù)續(xù)的““0””系數(shù)數(shù)的個(gè)個(gè)數(shù)，，就是是“0”的的游程程長(zhǎng)度度，方方法是是按照照Z(yǔ)字字形的的式樣樣編排排，如如下圖圖所示示。這這樣就就把一一個(gè)8*8的矩矩陣變變成一一個(gè)1*64的矢矢量，，頻率率較低低的系系數(shù)放放在矢矢量的的頂部部。第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)（4））直流流系數(shù)數(shù)的編編碼8*8圖圖像塊塊經(jīng)過(guò)過(guò)DCT變變換之之后得得到的的DC直流流系數(shù)數(shù)有兩兩個(gè)特特點(diǎn)，，一是是系數(shù)數(shù)的數(shù)數(shù)值比比較大大，二二是相相鄰8*8圖像像塊的的DC系數(shù)數(shù)值變變化不不大（（具有有一定定的相相關(guān)性性）。。根據(jù)據(jù)這個(gè)個(gè)特點(diǎn)點(diǎn)，JPEG算算法使使用了了差分脈脈沖調(diào)調(diào)制編編碼(DPCM)技術(shù)，，對(duì)相相鄰圖圖像塊塊之間間量化化DC系數(shù)數(shù)的差差值(Delta)進(jìn)行行編碼碼，Delta＝DC(0,0)i-DC(0,0)i-1DCi-1DCiblocki-1blocki差=DCi-DCi-1第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)（5））交流流系數(shù)數(shù)編碼碼量化AC系系數(shù)的的特點(diǎn)點(diǎn)是1*64矢矢量中中包含含有許許多““0””系數(shù)數(shù)，并并且許許多““0””是連連續(xù)的的，因因此使使用非非常簡(jiǎn)簡(jiǎn)單和和直觀觀的游程長(zhǎng)長(zhǎng)度編編碼(RLE)對(duì)它們們進(jìn)行行編碼碼。第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)（6））熵編編碼為了進(jìn)進(jìn)一步步壓縮縮數(shù)據(jù)據(jù),需需對(duì)DC碼碼和AC行行程編編碼的的碼字字再做做基于于統(tǒng)計(jì)計(jì)特性性的熵熵編碼碼。JPEG建建議的的熵編編碼是是Huffman編編碼和和自適適應(yīng)二二進(jìn)制制算術(shù)術(shù)編碼碼。（7））把各各種標(biāo)標(biāo)記代代碼和和編碼碼后的的圖像像數(shù)據(jù)據(jù)組成成一幀幀一幀幀的數(shù)數(shù)據(jù)，，以便便存儲(chǔ)儲(chǔ)、傳傳輸和和譯碼碼，稱稱為JPEG數(shù)數(shù)據(jù)流流。第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓壓縮處處理技技術(shù)三、MPEG編編碼1、MPEG(MovingPicturesExpertsGroup，運(yùn)運(yùn)動(dòng)圖圖像專專家組組)是目前前視頻頻壓縮縮的重重要技技術(shù)之之一，，它利利用運(yùn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)補(bǔ)償幀幀間壓壓縮編編碼技技術(shù)以以減小時(shí)時(shí)間冗冗余度度，利用用DCT技技術(shù)減減小圖圖像的的空間冗冗余度度，利用用熵編編碼減減小了了統(tǒng)計(jì)冗冗余度度。例如：：高速速公路路圖像像傳輸輸處理理，VCD節(jié)目目制作作MPEG數(shù)數(shù)字編編碼標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)MPEG-1支支持1.5Mbps傳輸輸率的的視頻頻圖像像和聲聲音MPEG-2針針對(duì)高高清電電視(HDTV)，，支持持10Mbps傳輸輸率MPEG-4適適用于于音頻頻視頻頻服務(wù)務(wù)及遠(yuǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)監(jiān)控，，是一一個(gè)有有交互互性的的動(dòng)態(tài)態(tài)圖像像標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)第三節(jié)節(jié)微微波采采集檢檢測(cè)技技術(shù)2、MPEG-1基本任任務(wù)：：是將將圖像像（包包括伴伴音））轉(zhuǎn)換換成計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)數(shù)據(jù)據(jù)，與與已有有的數(shù)數(shù)據(jù)（（如文文字、、繪圖圖等數(shù)數(shù)據(jù)））在計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)兼兼容，，并且且能在在計(jì)算算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和和廣播播電視視等通通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中中兼容容傳輸輸。組成部分：：MPEG視頻、MPEG音音頻和MPEG系統(tǒng)統(tǒng)解決的問(wèn)題題：視頻壓壓縮、音頻頻壓縮和多多種壓縮數(shù)數(shù)據(jù)流的復(fù)復(fù)合和同步步第一節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓縮處處理技術(shù)編碼和解碼碼過(guò)程第一節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓縮處處理技術(shù)3、MPEG-2是MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的擴(kuò)展，，主要針對(duì)對(duì)高清電視視HDTV，傳輸速速率10Mbps。。4、MPEG-4適用于音頻頻視頻服務(wù)務(wù)及遠(yuǎn)程監(jiān)監(jiān)控，是一一個(gè)有交互互性的動(dòng)態(tài)態(tài)圖像標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)基本思想：：根據(jù)圖像像的內(nèi)容將將圖像分割割成不同的的視頻對(duì)象象VO（VideoObject）），在編碼碼過(guò)程中對(duì)對(duì)前景對(duì)象象和后景對(duì)對(duì)象采用不不同的編碼碼策略，對(duì)對(duì)于人們所所關(guān)心的前前景對(duì)象，，則盡可能能的保持對(duì)對(duì)象的細(xì)節(jié)節(jié)及平滑，，而對(duì)不大大關(guān)心的后后景對(duì)象采采用大壓縮縮比的編碼碼策略。應(yīng)用場(chǎng)合：：數(shù)字電視視、交互式式的圖形應(yīng)應(yīng)用（內(nèi)容容合成技術(shù)術(shù)）、交互互式多媒體體（例如監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)））。第一節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓縮處處理技術(shù)四、音頻壓壓縮編碼語(yǔ)音信號(hào)的的傳輸在交交通信息領(lǐng)領(lǐng)域的應(yīng)用用主要表現(xiàn)現(xiàn)：調(diào)度電電話、交通通廣播信息息。音頻壓縮編編碼標(biāo)準(zhǔn)主主要：波形形編碼，參參數(shù)編碼，，混合編碼碼。1、波形編編碼特點(diǎn)：將信信號(hào)的時(shí)域域波形進(jìn)行行抽樣量化化編碼模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)過(guò)程：取樣：在時(shí)時(shí)間軸上對(duì)對(duì)信號(hào)離散散化量化：在幅幅度軸上對(duì)對(duì)信號(hào)數(shù)字字化編碼：按一一定格式記記錄采樣和和量化后的的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)第一節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓縮處處理技術(shù)（1）脈沖沖編碼調(diào)制制（PCM編碼）原原理：第一節(jié)數(shù)數(shù)據(jù)壓縮處處理技術(shù)（2）差分分脈沖編碼碼（DPCM，differentialpulsecodemodulation）利用樣本與樣樣本之間存在在的信息冗余余度來(lái)進(jìn)行編編碼的一種數(shù)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)術(shù)；思路：根據(jù)過(guò)過(guò)去的樣本去去估算(estimate)下一一個(gè)樣本信號(hào)號(hào)的幅度大小小，稱為預(yù)測(cè)測(cè)值，然后對(duì)對(duì)實(shí)際信號(hào)值值與預(yù)測(cè)值之之差進(jìn)行量化化編碼，由于差值的取取值的動(dòng)態(tài)范范圍小了很多多，因此就減減少了表示每每個(gè)樣本信號(hào)號(hào)的位數(shù)。第一節(jié)數(shù)據(jù)據(jù)壓縮處理技技術(shù)（3）AdaptiveDifferentialPCM核心思想利用自適應(yīng)的的思想改變量量化階的大小小，即使用小小的量化階去去編碼小的差差值，使用大大的量化階去去編碼大的差差值：variablequantizationlevels使用過(guò)去的樣樣本值估算下下一個(gè)輸入樣樣本的預(yù)測(cè)值值，使實(shí)際樣樣本值和預(yù)測(cè)測(cè)值之間的差差值總是最小?。簐ariablepredictorcoefficients第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)一、信息融合合的相關(guān)概念念1、信息融合合的背景利用多個(gè)傳感感器獲得的多多種信息，得得出對(duì)環(huán)境或或?qū)ο筇卣鞯牡娜?、正確確認(rèn)識(shí)，克服服了單一傳感感器給系統(tǒng)帶帶來(lái)的誤報(bào)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)大、可靠靠性和容錯(cuò)性性低的缺點(diǎn)。。多傳感器之間間的冗余數(shù)據(jù)據(jù)增強(qiáng)了系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性傳感器之間的的互補(bǔ)數(shù)據(jù)擴(kuò)擴(kuò)展了單一傳傳感器的性能能2、信息融合合的目標(biāo)基于各種傳感感器分離觀測(cè)測(cè)信息，通過(guò)過(guò)對(duì)信息的優(yōu)優(yōu)化組合導(dǎo)出出更多的有效效信息，得到到最佳協(xié)同作作用的結(jié)果。。3、信息融合合的目的是利用多個(gè)傳傳感器共同或或聯(lián)合操作的的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高高整個(gè)系統(tǒng)的的有效性。第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)4、信息融合合的定義通過(guò)中心數(shù)據(jù)據(jù)處理器把來(lái)來(lái)自多個(gè)傳感感器的數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行綜合，把把各種傳入數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合合處理，使數(shù)數(shù)據(jù)在一定準(zhǔn)準(zhǔn)則下加以自自動(dòng)分析綜合合，以完成所所需的決策和和評(píng)估，使它它產(chǎn)生的輸出出信息比各個(gè)個(gè)部分分別處處理產(chǎn)生的信信息總和更有有價(jià)值。5、信息融合合的優(yōu)點(diǎn)可以提高系統(tǒng)統(tǒng)的可信度可使數(shù)據(jù)采集集更客觀可以提高檢測(cè)測(cè)效果可以擴(kuò)大時(shí)間間和空間覆蓋蓋能力可以提高系統(tǒng)統(tǒng)的性能價(jià)格格比第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)6、信息融合合模式像素級(jí)融合直接在各傳感感器采集到的的未處理的原原始數(shù)據(jù)上進(jìn)進(jìn)行融合，從從融合的數(shù)據(jù)據(jù)中提取特征征向量，并進(jìn)進(jìn)行判斷識(shí)別別，是最低層層次的融合。。得到的結(jié)果很很準(zhǔn)確，但對(duì)對(duì)系統(tǒng)通信帶帶寬的要求很很高。特征級(jí)融合先對(duì)來(lái)自傳感感器的原始信信息進(jìn)行特征征提?。ㄌ卣髡骺梢允潜挥^觀測(cè)對(duì)象的各各種物理量）），然后按特特征信息對(duì)多多傳感器數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行分類、、綜合和分析析，屬于中間間層次的融合合。由于數(shù)據(jù)丟失失，結(jié)果準(zhǔn)確確性有所下降降，對(duì)通信帶帶寬的要求較較低。決策級(jí)融合從具體決策問(wèn)問(wèn)題出發(fā)，利利用特征級(jí)的的融合結(jié)果，，直接針對(duì)具具體決策目標(biāo)標(biāo)，融合結(jié)果果直接影響決決策水平，是是一種高層次次融合。由于對(duì)傳感器器的數(shù)據(jù)進(jìn)行行了濃縮，產(chǎn)產(chǎn)生的結(jié)果最最不準(zhǔn)確，但但對(duì)通信帶寬寬的要求最低低。第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)信息融合三個(gè)個(gè)層次的結(jié)構(gòu)構(gòu)圖第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)7、三個(gè)模式式在交通信息息融合中的體體現(xiàn)（交通信信息融合的輸輸出結(jié)果）像素級(jí)和特征征級(jí)融合處理的是地面面交通信息和和部分空間信信息（如GPS）輸出的是對(duì)城城市交通狀態(tài)態(tài)的部分描述述，如狀態(tài)向向量、特征和和屬性等決策級(jí)融合處理的數(shù)據(jù)包包括地面交通通信息、全部部的空間信息息、氣象信息息等其他交通通相關(guān)信息以以及交通領(lǐng)域域?qū)＜业闹R(shí)識(shí)等輸出的是抽象象結(jié)果，如對(duì)對(duì)交通系統(tǒng)的的狀態(tài)、交通通系統(tǒng)整體性性能的評(píng)價(jià)以以及對(duì)系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行的預(yù)測(cè)等等第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)8、交通信息息融合的作用通過(guò)各種交通通傳感器和歷歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等等多種數(shù)據(jù)來(lái)來(lái)源作為輸入入，利用融合合技術(shù)理論和和方法，得到到適合各個(gè)智智能交通服務(wù)務(wù)領(lǐng)域使用的的交通信息。。第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)二、交通信息息融合處理的的方法分成三類：直接對(duì)數(shù)據(jù)源源操作：加權(quán)權(quán)平均、神經(jīng)經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等利用對(duì)象的統(tǒng)計(jì)特性和概率模型進(jìn)行操作：卡卡爾曼濾波、、貝葉斯估計(jì)計(jì)、多貝葉斯斯估計(jì)、統(tǒng)計(jì)計(jì)決策理論等等基于規(guī)則推理理的方法：模模糊推理、證證據(jù)推理、產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)則等等第二節(jié)交通通信息融合處處理技術(shù)1、基于卡爾爾曼濾波技術(shù)術(shù)的交通信息息融合方法用于實(shí)時(shí)融合合動(dòng)態(tài)的低層層次冗余多源源數(shù)據(jù)，該方方法用測(cè)量模模型的統(tǒng)計(jì)特特性遞推決定定統(tǒng)計(jì)意義下下的最優(yōu)融合合數(shù)據(jù)估計(jì)。?？柭鼮V波則則不需要全部部過(guò)去的觀察察數(shù)據(jù)，它只只是根據(jù)前一一個(gè)估計(jì)值和和最近一個(gè)觀觀察數(shù)據(jù)來(lái)估估計(jì)信號(hào)的當(dāng)當(dāng)前值。它是是用狀態(tài)方程程和遞推方法法進(jìn)行估計(jì)的的，而它的解解是以估計(jì)值值(常常是狀狀態(tài)變量的估估計(jì)值)的形形式給出的。?；诳湛臻g相相關(guān)性性的交交通流流量濾濾波融融合模模型：：針對(duì)對(duì)不同同檢測(cè)測(cè)斷面面檢測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)的融融合。。聯(lián)合濾濾波交交通流流量融融合模模型和和集中中濾波波交通通流量量融合合模型型：對(duì)對(duì)同一一斷面面多個(gè)個(gè)同步步檢測(cè)測(cè)設(shè)備備檢測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)融合合。第二節(jié)節(jié)交交通信信息融融合處處理技技術(shù)2、基基于貝貝葉斯斯估計(jì)計(jì)的交交通信信息融融合方方法將多傳傳感器器提供供的各各種不不確定定性信信息表表示為為概率率，并并利用用概率率論中中的Bayes條件件概率率公式式對(duì)其其進(jìn)行行處理理。第二節(jié)節(jié)交交通信信息融融合處處理技技術(shù)3、基基于人人工神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的交通通信息息融合合方法法多傳感感器信信息融融合技技術(shù)就就是通通過(guò)對(duì)對(duì)多個(gè)個(gè)參數(shù)數(shù)的監(jiān)監(jiān)測(cè)并并采用用一定定的信信息處處理方方法達(dá)達(dá)到提提高每每一個(gè)個(gè)參數(shù)數(shù)測(cè)量量精度度的目目的。。（1））基于于神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的傳傳感器器信息息融合合過(guò)程程第二節(jié)節(jié)交交通信信息融融合處處理技技術(shù)（2））具體體步驟驟用選定定的N個(gè)傳傳感器器檢測(cè)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)態(tài)；采集N個(gè)傳傳感器器的測(cè)測(cè)量信信號(hào)并并進(jìn)行行預(yù)處處理；；對(duì)預(yù)處處理后后的N個(gè)傳傳感器器信號(hào)號(hào)進(jìn)行行特征征選擇擇；對(duì)特征征信號(hào)號(hào)進(jìn)行行歸一一化處處理，，為神神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的的輸入入提供供標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)形式式；將歸一一化的的特征征信息息與已已知的的系統(tǒng)統(tǒng)狀態(tài)態(tài)信息息作為為訓(xùn)練練樣本本，送送神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)進(jìn)行行訓(xùn)練練，直直到滿滿足要要求為為止。。該訓(xùn)訓(xùn)練好好的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)作作為已已知網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，，只要要將歸歸一化化的多多傳感感器特特征信信息作作為輸輸入送送人該該網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，則則網(wǎng)絡(luò)絡(luò)輸出出就是是被測(cè)測(cè)系統(tǒng)統(tǒng)的狀狀態(tài)。。第二節(jié)節(jié)交交通信信息融融合處處理技技術(shù)4、基基于綜綜合統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分分析的的交通通信息息融合合方法法加權(quán)平平均法法是一一種簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，直觀觀的融融合多多傳感感器低低層數(shù)數(shù)據(jù)的的方法法，利利用由由一組組傳感感器提提供的的冗余余信息息進(jìn)行行加權(quán)權(quán)平均均計(jì)算算，并并將加加權(quán)平平均值值作為為信息息融合合值。。指數(shù)平平滑法法兼容容了全全期平平均法法和移移動(dòng)平平均法法所長(zhǎng)長(zhǎng)，不不舍棄棄過(guò)去去的數(shù)數(shù)據(jù)，，但是是僅給給于逐逐漸減減弱的的影響響程度度，即即隨著著數(shù)據(jù)據(jù)的遠(yuǎn)遠(yuǎn)離，，賦予予逐漸漸收斂斂為零零的權(quán)權(quán)數(shù)。。算術(shù)平平均值值的遞遞推估估計(jì)融融合法法。第二節(jié)節(jié)交交通信信息融融合處處理技技術(shù)三、基于信信息融融合技技術(shù)的的智能能駕駛駛系統(tǒng)統(tǒng)1、智智能駕駕駛的的相關(guān)關(guān)概念念（1））智能能汽車車的概概念在網(wǎng)絡(luò)絡(luò)環(huán)境境下用用信息息技術(shù)術(shù)和智智能控控制技技術(shù)，，使汽汽車具具有自自動(dòng)識(shí)識(shí)別行行駛道道路、、自動(dòng)動(dòng)駕駛駛、自自動(dòng)調(diào)調(diào)速等等功能能。（2））自自動(dòng)動(dòng)車車輛輛系系統(tǒng)統(tǒng)（（AVS））異異類類傳傳感感器器包括括視視頻頻傳傳感感器器、、激激光光掃掃描描儀儀和和雷雷達(dá)達(dá)傳傳感感器器等等（3））安安全全駕駕駛駛系系統(tǒng)統(tǒng)包括括碰碰撞撞報(bào)報(bào)警警系系統(tǒng)統(tǒng)（（CW））、、偏偏向向報(bào)報(bào)警警系系統(tǒng)統(tǒng)（（LDW））和和智智能能巡巡游游系系統(tǒng)統(tǒng)（（ICC））等等自動(dòng)動(dòng)泊泊車車系系統(tǒng)統(tǒng)（（視視頻頻））第二二節(jié)節(jié)交交通通信信息息融融合合處處理理技技術(shù)術(shù)2、、ICC、、CW和和LDW系系統(tǒng)統(tǒng)中中存存在在的的問(wèn)問(wèn)題題依靠靠單單一一傳傳感感器器，，容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生誤誤報(bào)報(bào)，，降降低低了了系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性第二二節(jié)節(jié)交交通通信信息息融融合合處處理理技技術(shù)術(shù)2、、ICC、、CW和和LDW系系統(tǒng)統(tǒng)中中存存在在的的問(wèn)問(wèn)題題依靠靠單單一一傳傳感感器器，，容容易易產(chǎn)產(chǎn)生生誤誤報(bào)報(bào)，，降降低低了了系系統(tǒng)統(tǒng)的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。3、、多多傳傳感感器器信信息息融融合合系系統(tǒng)統(tǒng)的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)專家家知知識(shí)識(shí)庫(kù)庫(kù)信息息融融合合除除了了需需要要融融合合算算法法外外，，還還應(yīng)應(yīng)有有必必要要的的領(lǐng)領(lǐng)域域知知識(shí)識(shí)進(jìn)進(jìn)行行有有監(jiān)監(jiān)督督（（教教師師指指導(dǎo)導(dǎo)））的的融融合合，，這這些些領(lǐng)領(lǐng)域域知知識(shí)識(shí)就就構(gòu)構(gòu)成成了了專專家家知知識(shí)識(shí)庫(kù)庫(kù)。。第二二節(jié)節(jié)交交通通信信息息融融合合處處理理技技術(shù)術(shù)傳感感器器模模型型庫(kù)庫(kù)存放放所所用用的的傳傳感感器器模模型型，，定定量量地地描描述述了了傳傳感感器器的的特特性性以以及及各各種種外外界界條條件件對(duì)對(duì)傳傳感感器器特特征征的的影影響響。。信息息協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)管管理理多傳傳感感器器所所表表示示的的時(shí)時(shí)間間、、空空間間和和表表達(dá)達(dá)方方式式各各不不相相同同，，必必須須將將它它們們統(tǒng)統(tǒng)一一到到一一個(gè)個(gè)共共同同的的時(shí)時(shí)空空參參考考體體系系中中，，該該模模塊塊完完成成了了時(shí)時(shí)間間因因素素、、空空間間因因素素和和工工作作因因素素的的全全面面協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)管管理理。。信息息融融合合方方法法對(duì)不不同同的的任任務(wù)務(wù)和和不不同同的的對(duì)對(duì)象象采采用用不不同同的的方方法法，，或或者者綜綜合合使使用用幾幾種種方方法法。。第二二節(jié)節(jié)交交通通信信息息融融合合處處理理技技術(shù)術(shù)4、、智智能能駕駕駛駛系系統(tǒng)統(tǒng)框框架架智能能駕駕駛駛系系統(tǒng)統(tǒng)框框架架基于于信信息息融融合合的的智智能能駕駕駛駛系系統(tǒng)統(tǒng)模模型型第三三節(jié)節(jié)交交通通流流和和行行程程時(shí)時(shí)間間預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)一、、交交通通流流預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)為什什么么要要進(jìn)進(jìn)行行交交通通流流預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)？？為動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)路路徑徑誘誘導(dǎo)導(dǎo)提提供供實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)、、可可靠靠、、準(zhǔn)準(zhǔn)確確的的預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)信信息息。。什么么是是短短期期交交通通流流預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)？？預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)的的內(nèi)內(nèi)容容包包括括哪哪些些？？預(yù)測(cè)測(cè)內(nèi)內(nèi)容容：：交交通通量量、、速速度度、、密密度度、、旅旅行行時(shí)時(shí)間間等等。。交通通流流預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)模模型型的的特特性性：：實(shí)實(shí)時(shí)時(shí)性性、、準(zhǔn)準(zhǔn)確確性性、、可可靠靠性性。。預(yù)測(cè)模型型：基于統(tǒng)計(jì)計(jì)方法的的模型、、動(dòng)態(tài)交交通分配配模型、、交通仿仿真模型型、非參參數(shù)回歸歸模型、、神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型型、基于于混沌理理論的模模型、綜綜合模型型。第三節(jié)交交通流流和行程程時(shí)間預(yù)預(yù)測(cè)技術(shù)術(shù)1、基于于統(tǒng)計(jì)方方法的模模型(Statistic-basedModel)用數(shù)理統(tǒng)統(tǒng)計(jì)的方方法處理理交通歷歷史數(shù)據(jù)據(jù)，如交交通流、、交通速速度、旅旅行時(shí)間間等用于于預(yù)測(cè)。。使用歷史史數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行預(yù)測(cè)測(cè)，利用用現(xiàn)在和和過(guò)去的的觀測(cè)值值來(lái)預(yù)測(cè)測(cè)其未來(lái)來(lái)值。缺點(diǎn)：只利用了了交通流流系統(tǒng)本本身的歷歷史數(shù)據(jù)據(jù)，沒(méi)有有考慮其其他任何何影響因因素（例例如相鄰鄰路口））不能反映映交通流流過(guò)程的的不確定定性與非非線性，，尤其無(wú)無(wú)法克服服隨機(jī)干干擾因素素的影響響第三節(jié)交交通流流和行程程時(shí)間預(yù)預(yù)測(cè)技術(shù)術(shù)2、交通通仿真模模型(TrafficSimulationModel)交通仿真真模型把把車輛當(dāng)當(dāng)作實(shí)體體，用計(jì)計(jì)算機(jī)模模擬實(shí)際際道路交交通情況況，對(duì)道道路的交交通狀況況進(jìn)行仿仿真，得得到道路路預(yù)測(cè)的的交通信信息。嚴(yán)格意義義上說(shuō)，，交通仿仿真模型型不能用用于交通通流預(yù)測(cè)測(cè)的目的的，因?yàn)闉樗枰斎胗糜糜陬A(yù)測(cè)測(cè)的交通通流數(shù)據(jù)據(jù)。而且且，交通通仿真模模型不能能實(shí)現(xiàn)實(shí)實(shí)時(shí)性。。但交通仿仿真模型型提供了了一個(gè)交交通流、、占有率率和旅行行時(shí)間之之間關(guān)系系的一個(gè)個(gè)模擬實(shí)實(shí)際的計(jì)計(jì)算方法法。第三節(jié)交交通流流和行程程時(shí)間預(yù)預(yù)測(cè)技術(shù)術(shù)3、動(dòng)態(tài)態(tài)交通分分配模型型（DTA模型型）DTA模模型通過(guò)過(guò)采集到到的交通流數(shù)數(shù)據(jù)和出行者選選擇的行行為用于估計(jì)計(jì)隨時(shí)間間變化的的網(wǎng)絡(luò)的的狀態(tài)。。動(dòng)態(tài)交通通分配是按照一一定的準(zhǔn)準(zhǔn)則將動(dòng)動(dòng)態(tài)交通通需求量量合理地地分配到到路網(wǎng)上上，從而而得到路路段實(shí)時(shí)時(shí)交通量量的方法法。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)降低交交通擁擠擠程度和和提高路路網(wǎng)運(yùn)行行效率的的目的。。以傳統(tǒng)的的靜態(tài)的的交通分分配的假假設(shè)解決決隨時(shí)間間變化的的動(dòng)態(tài)交交通流問(wèn)問(wèn)題，對(duì)對(duì)任何一一個(gè)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)沒(méi)有一一個(gè)方法法是通用用的方法法。第三節(jié)交交通流流和行程程時(shí)間預(yù)預(yù)測(cè)技術(shù)術(shù)缺點(diǎn)：假設(shè)條件件苛刻，，在實(shí)際際路網(wǎng)中中無(wú)法得得到相應(yīng)應(yīng)信息或或取得信信息的代代價(jià)昂貴貴某些模型型的解釋釋性雖然然較好，，但無(wú)法法求解或或求解難難度大，，優(yōu)化時(shí)時(shí)間長(zhǎng)過(guò)分強(qiáng)調(diào)調(diào)精確的的系統(tǒng)最最優(yōu)或用用戶最優(yōu)優(yōu)分配結(jié)結(jié)果，加加大了模模型求解解的難度度，不適適合在大大規(guī)模路路網(wǎng)上實(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用用第三節(jié)交交通流流和行程程時(shí)間預(yù)預(yù)測(cè)技術(shù)術(shù)4、神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模模型t時(shí)刻的交通量t+5時(shí)刻的交通量輸入層中間層輸出層t－