[发明专利]基于视频的交叉口车辆控制延误的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于交通信息及控制领域，涉及一种交叉口交通参数与信号控制评价指标的获取方法，更具体地说是利用视频检测技术自动获取交叉口车辆控制延误这个重要交通参数与核心评价指标的方法。

背景技术

信号控制交叉口车辆控制延误是指由于车辆受到交叉口信号控制的影响而引起的时间损失，它不仅反映了驾驶员不舒适和受阻程度以及油耗和行驶时间损失，还反映了交叉口交通设计、信号控制方案的合理性，是评价交叉口阻塞程度、服务水平的重要指标，可以为交叉口交通设施与信号控制方案改善提供重要的定量依据。

但至目前为止，交叉口车辆延误等交通参数主要通过人工观测方法获取，但人工观测需要耗费大量的人力物力，并且无法满足信号控制方案实时调整优化的需求，为了克服人工观测交通参数的种种弊端，人们开始尝试着利用传感器技术、微电子技术和信息处理技术来自动检测交叉口的交通参数，按照采用的技术原理可分为磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术三种方法，但磁感应检测技术和波频检测技术只能直接检测交通量、占有率等参数，无法获取车辆通过交叉口的延误等核心参数。

视频检测技术是一种结合视频图像和模式识别技术而应用于交通领域的新兴技术。视频检测技术通过对道路某个方向所有车道上一定范围内的车辆进行跟踪，不但可以提供交通流量和行车速度，而且可同时获取常规检测技术无法获取的密度、车道变换、加速度、排队和停车等这些交叉口运行特征参数，尤其是为获取交叉口的关键运行参数延误提供了可能。

经对现有技术的文献检索发现，基于视频的交通参数检测成为了交通参数自动检测的发展趋势，许多学者进行了相关的研究，发表了大量的研究成果，但到目前为止，视频交通参数检测主要局限于对交通流量、平均速度以及车道占有率、排队长度等交叉口常规交通参数的检测，然后利用模型计算间接获得车辆延误这个交叉口信号控制的核心评价指标，利用视频检测技术直接对交叉口延误进行自动检测的研究十分少见。冉启武等人在2007年第6期《西安交通大学学报》发表“基于视频的车辆瞬时停车延误检测”的文章，提出了一种停车延误的检测方法，该方通过自动识别视频录相每一帧中交叉口前停止的车辆数，计算每一帧交叉口前停驶车辆的瞬时停车延误，然后累计所有帧的瞬时停车延误即得到观测时段车辆瞬时停车延误的总量，但该方法获得的是交叉口车辆的停车延误，不包括车辆减速停车造成的减速延误及由静止状态加速到正常行驶速度所造成的加速延误，不能准确反映车辆通过交叉口时由于信号控制所造成的时间损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不能直接检测车辆通过交叉口的控制延误的不足，采用视频检测与目标跟踪技术，自动获取信号控制交叉口的控制延误等参数，提供一种基于视频的交叉口车辆控制延误的检测方法。

本发明解决技术问题的技术方案如下：

一种基于视频的交叉口车辆控制延误的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、硬件系统构建与视频录相获取：在交叉口附近选择一制高点安装摄像头、交换机、视频服务器等设备，并用电线、光缆或无线将它们连接起来；

(2)、全局标定与坐标转换：选取视频录相中目标区域，进行原图和俯视图的坐标变换，得到图像坐标和三维世界坐标的对应关系；

(3)、背景更新：获取初始背景，实现俯视图的背景更新；

(4)、图像二值化与斑块分析：创建俯视图相对应的灰度图，获取背景与当前俯视图的差分图，并且分车道分区域地实现差分图的二值化，对得到的二值图做斑块分析和聚类，得到大小长宽符合车辆形状要求的斑块信息；

(5)、车辆触发与检测：设置远端和近端两个检测区域，远端检测区域设置在远离摄像头的车辆最大排队处的车道上游，近端检测区域设置在停止线附近靠近摄像头的车道部分；

(6)、车辆跟踪；

(7)、交通参数提取：车辆通过交叉口的实际耗时减去车辆的自由行驶时间为车辆通过交叉口的控制延误。