一种基于视频的交通流量获取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于视频的交通流量获取方法，首先通过绘制虚拟线框，并获取一个检测区域；然后对每一帧检测区域图像提取运动前景并通过腐蚀和膨胀、连通区域过滤后，提取每一块连通区域中的SURF(Speeded up robust features)特征点；最后，提取每一块连通区域的最小外接矩形，当且仅当当前帧的某一连通区域不在虚拟线框内，且该块通区域块与上一帧中某个与虚拟线框相交的连通区域块的SURF特征点匹配达到90％以上，则认为有一车辆通过虚拟线框，从而完成交通流量的获取。与现有技术相比，避免了噪声的干扰，同时对车辆进行了更为准确的描述，这样有效地提高的交通流量获取的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通管理
，更为具体地讲，涉及一种基于视频的交通流量获 取方法。
技术介绍
随着我国经济持续快速的发展，城市现代化建设的步伐进一步加快，市民物质文 化生活质量有了较大提高，城市汽车数量快速增加，交通堵塞已经成了城市交通领域的难 题。特别是近几年，由于城市基础设施建设和道路交通管理没有相应匹配发展，使得道路交 通拥堵成为中国大中型城市最受诟病的"城市病"之一。道路拥挤、交通阻塞、乘车难、行车 难、行路难等问题给市民的出行带来了诸多不便，影响了日常工作和生活，并严重制约了城 市的发展。如何增强交通调度、规范交通行为、保障交通安全已经是我们急需解决的问题。 交通流量状况对于交通管理的决策起着重要的作用。传统的交通流量获取方法， 例如，感应线圈检测器、声波定位仪、微波检测器等，有诸多弊处。 感应线圈检测器是地埋型检测器，其传感器为一组通有一定工作电流的环形感应 线圈。当车辆进入环形感应线圈所形成的磁场时，引起电路中调谐电流的频率或相位变化， 检测处理单元通过对频率或相位变化的响应，得出一个检测到车辆的输出信号。感应线圈 检测器可直接提供车辆出现、车辆通过、车辆计数及车道占有率等交通流信息。调查表明， 用2mX2m的标准感应线圈对交通流量进行检测，其精度可达到98 %~99%。感应线圈检 测器应用广泛，一般道路均可设置，主要应用在收费站、互通式立交前后、隧道区段、城市道 路、停车场等场合。感应线圈检测器前期投入较少、可靠性高，但维护、重新安装困难，需封 闭车道、破坏路面，从长期来看运营成本较高。 声波定位仪也是利用反射回波原理制成的非地埋式检测装置，其通过接收由超声 波发生器发射后经车辆反射的超声回波而检测车辆信息，工作方式为主动型。声波检测方 法可分为2种：传播时间差法和多普勒法。检测装置悬挂在车道上方，向车道下方发射超声 波脉冲，当有车辆从下方通过时，回波从车顶反射缩短了回波路程，从而通过检测时间差来 达到检测车辆的目的，这种方法被称为传播时间差法。另外，超声波检测器发射超声波束射 向驶近的车辆，接受的反射波信号就会呈现多普勒效应，也能检测出车辆的存在，这种方法 被称为多普勒法。 微波检测器是一种工作在微波频段的雷达探测器，其向行驶的车辆发射调频微 波，波束被行驶的车辆阻挡而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据这种 频率的偏移可检测出有车辆通过，经过接收、处理、鉴频放大后输出一个检测信号，从而达 到检测道路交通参数的目的。微波检测器主要应用于高速公路、城市快速路或T型路口和 桥梁的交通参数采集，特别适合车流量大、车辆行驶速度均匀的道路。 传统的交通流量获取方法都需要安装专门的设备，成本较高。 基于视频的交通流量获取方法是将视频图像处理和计算机图形识别技术相结合 的新型数据采集技术，近年来发展迅速，代表了未来交通流信息检测领域的发展方向。它是 用广泛使用的视频摄像机作为传感器，在视频范围内设置虚拟线圈，即检测区，车辆进入检 测区时使背景灰度值发生变化，而产生检测信号，通过软件的分析和处理，得到交通（车） 流量，为智能交通系统提供后续处理的基本数据，实现道路智能化调度，减少拥塞，提高路 面资源的利用率。由于其不需要专门的设备，并进行安装，成本较低。 现有技术的基于视频的交通流量获取方法根据检测区域背景灰度值变化来检测 车辆，可能存在漏检，检测准确度有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于视频的交通流量获取方 法，以提高交通流量的获取准确度。 为实现上述专利技术目的，本专利技术基于视频的交通流量获取方法，其特征在于，包括以 下步骤： (1)、绘制虚拟线框 在视频中车辆通过的道路上绘制一个横跨道路的线框作为检测用的虚拟线框；并 能保证车辆在设置的最高速度限值下，能至少有一帧视频图像中的车辆落入绘制的虚拟线 框； 所述的线框为矩形框，并与道路垂直，其长度应覆盖道路的宽度，矩形框的宽度应 适中，根据不同视频分辨率进行取不同的值，以保证车辆在设置的最高速度限值下，能至少 有一帧视频图像中的车辆落入绘制的虚拟线框； (2)、获取检测区域 首先，取虚拟线框的最小外接标准矩形（标准矩形为与视频窗体四边平行的矩 形）：根据虚拟线框四个顶点的坐标，找到X轴方向的最大值Xmax和最小值Xmin、y轴方向的 最大值y_和最小值ymin，则最小外接标准矩形的左上角的坐标为：(xmin,ymin)，右上角的坐 标为（x_,ynax)，左下角的坐标为（x_,y_)，右下角的坐标为（x_,ynax); 然后，把最小外接标准矩形左上角的横坐标向上移动d个像素，纵坐标向左移动d 个像素，即坐标变为（x_-d，y_-d)，把最小外接标准矩形右下角的横坐标向下移动d个像 素，纵坐标向右移动d个像素，即坐标变为（x_+d，y_+d);相应地，把最小外接标准矩形的 右上角坐标变为（x_-dn，y_+d)，把最小外接标准矩形的左下角坐标变为（x_+d，y_-d)， 这样得到的四个顶点坐标构成的矩形区域为检测区域；d的取值保证至少一个车辆经过虚 拟线框后，能获得一帧图像； (3)、对视频中每一帧位于检测区域的图像，使用混合高斯模型（GMM)提取运动前 景；(4)、对提取到的运动前景做形态学中的腐蚀和膨胀操作，去除部分噪音影响； (5)、对运动前景做连通区域分析，并提取出连通区域； (6)、计算每一块连通区域的面积，设定面积阈值Sth，若连通区域的面积小于该阈 值，则认为是噪声，予以过滤（去除）； (7)、提取过滤后的每一块连通区域中的SURF(Speededuprobustfeatures)特 征点； (8)、提取每一块连通区域的最小外接矩形，判断其最小外接矩形与虚拟线框是否 相交，并记录； (9)、判断条件：当且仅当当前帧的某一连通区域的最小外接矩形不在虚拟线框 内，且该块通区域的最小外接矩形中的SURF特征点与上一帧中某个与虚拟线框相交的连 通区域的最小外接矩形中的SURF特征点匹配达到90%以上，则认为有一车辆通过虚拟线 框，计数器计数值加1 ; 如果有n块连通区域满足本步骤前述判断条件，则计数器相应地增加n，计数器的 计数值即为交通流量。 本专利技术的目的是这样实现的。 本专利技术基于视频的交通流量获取方法，首先通过绘制虚拟线框，并获取一个检测 区域；然后对每一帧检测区域图像提取运动前景并通过腐蚀和膨胀、连通区域过滤后，提取 每一块连通区域中的SURF(Speededuprobustfeatures)特征点；最后，提取每一块连通 区域的最小外接矩形，当且仅当当前帧的某一连通区域不在虚拟线框内，且该块通区域块 与上一帧中某个与虚拟线框相交的连通区域块的SURF特征点匹配达到90%以上，则认为 有一车辆通过虚拟线框，从而完成交通流量的获取。与现有技术相比，并不是笼统地判断检 测区域的背景灰度值变化，而是更为精确地提取运动前景并处理得到连通区域最小外接矩 形，并设定一个虚拟线框，并判断连通区域最小外接矩形是否与之相交，在随后一帧中的连 通区域的SURF特征的匹配度，如果达到90%才认为有车辆通过，避免了噪声的干扰，同时 对车辆进行了更为准确的描述，这样有效地提高的交通流量获取的准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于视频的交通流量获取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、绘制虚拟线框在视频中车辆通过的道路上绘制一个横跨道路的线框作为检测用的虚拟线框；并能保证车辆在设置的最高速度限值下，能至少有一帧视频图像中的车辆落入绘制的虚拟线框；(2)、获取检测区域首先，取虚拟线框的最小外接标准矩形(标准矩形为与视频窗体四边平行的矩形)：根据虚拟线框四个顶点的坐标，找到x轴方向的最大值xmax和最小值xmin、y轴方向的最大值ymax和最小值ymin，则最小外接标准矩形的左上角的坐标为：(xmin,ymin)，右上角的坐标为(xmin,ymax)，左下角的坐标为(xmax,ymin)，右下角的坐标为(xmax,ymax)；然后，把最小外接标准矩形左上角的横坐标向上移动d个像素，纵坐标向左移动d个像素，即坐标变为(xmin‑d,ymin‑d)，把最小外接标准矩形右下角的横坐标向下移动d个像素，纵坐标向右移动d个像素，即坐标变为(xmax+d,ymax+d)；相应地，把最小外接标准矩形的右上角坐标变为(xmin‑dn,ymax+d)，把最小外接标准矩形的左下角坐标变为(xmax+d,ymin‑d)，这样得到的四个顶点坐标构成的矩形区域为检测区域；d的取值保证至少一个车辆经过虚拟线框后，能获得一帧图像；(3)、对视频中每一帧位于检测区域的图像，使用混合高斯模型(GMM)提取运动前景；(4)、对提取到的运动前景做形态学中的腐蚀和膨胀操作，去除部分噪音影响；(5)、对运动前景做连通区域分析，并提取出连通区域；(6)、计算每一块连通区域的面积，设定面积阈值Sth，若连通区域的面积小于该阈值，则认为是噪声，予以过滤(去除)；(7)、提取过滤后的每一块连通区域中的SURF(Speeded up robust features)特征点；(8)、提取每一块连通区域的最小外接矩形，判断其最小外接矩形与虚拟线框是否相交，并记录；(9)、判断条件：当且仅当当前帧的某一连通区域的最小外接矩形不在虚拟线框内，且该块通区域的最小外接矩形中的SURF特征点与上一帧中某个与虚拟线框相交的连通区域的最小外接矩形中的SURF特征点匹配达到90％以上，则认为有一车辆通过虚拟线框，计数器计数值加1；如果有n块连通区域满足本步骤前述判断条件，则计数器相应地增加n，计数器的计数值即为交通流量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高辉，傅彦，周涛，杨宇，彭智，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51