[发明专利]一种高速公路小客车运行速度预测方法

权利要求书

1.一种高速公路小客车运行速度预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将驾驶人可视路表面积定义为同向可视的行车道、路缘带与路肩区域的面积之和，通过图像处理，计算路表面积；

步骤二，以相邻断面可视路表面积变化值ΔS为自变量，相邻断面运行速度变化值ΔV为因变量，建立二者之间的数学关系，具体数学预测模型如下：

ΔV＝f(ΔS)

V＝V0+ΔV＝V0+f(ΔS)

其中，ΔV——相邻断面运行速度变化值，单位为m/s；ΔS——相邻断面可视路表面积变化值×103px；V0为初始速度，单位为m/s；

步骤三，由于在实际的公路行驶中，车辆的行驶速度具有最高值与最低值，将最高速度Vmax/最低速度Vmin界限作为约束条件；

因此，小客车运行速度预测模型的最终形式为：

2.根据权利要求1所述的一种高速公路小客车运行速度预测方法，其特征在于，所述步骤一中，计算路表面积的过程为，首先，采用线形变换法对彩色图像进行灰度化处理，其次，基于像素灰度值的不连续性和相似性采用阈值分割法，通过Otsu算法将可视路表面积与背景进行分割，最后，基于行扫描算法从下往上逐行扫描图像，根据图像的灰度值来判断路表；当扫描到整行为山脉植被灰度值时，停止扫描，统计目标灰度值像素点的个数，计算路表面积。

3.根据权利要求2所述的一种高速公路小客车运行速度预测方法，其特征在于，所述采用线形变换法对彩色图像进行灰度化处理，公式为：

g＝WRR+WGG+WBB

式中，g为灰度图像中某个像素的灰度值；R、G、B分别为彩色图像中对应像素的红、绿、蓝分量；WR、WG、WB分别为红、绿、蓝分量的权值，并且应该满足WR+WG+WB＝1。

4.根据权利要求3所述的一种高速公路小客车运行速度预测方法，其特征在于，当WR＝0.299，WG＝0.587，WB＝0.114时所得灰度图像最符合人眼的视觉感受。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路小客车运行速度预测方法，其特征在于，所述步骤二中，以相邻断面可视路表面积变化值ΔS为自变量，相邻断面运行速度变化值ΔV为因变量，建立二者之间的数学关系时，参数的置信水平小于0.01，置信度达到99％，相关系数R2为0.676，数学模型为：

ΔV＝0.0026ΔS2+0.062ΔS-0.0088

V＝V0+ΔV＝V0+0.026ΔS2+0.062ΔS-0.0088 。

6.根据权利要求5所述的一种高速公路小客车运行速度预测方法，其特征在于，所述步骤三中，根据《公路项目安全性评价指南》中有关设计速度Vd与运行速度协调性的规定，同一路段设计速度与运行速度差值大于20km/h时协调性差，应根据指南规定对该路段的相关技术指标进行安全性验算，同时结合多地区、多路段实测数据，得到小客车的最高/最低速度Vmax/Vmin界限，因此，小客车运行速度预测模型的最终形式为：