基于视频的车流量统计算法设计毕业论文.doc
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1、基于视频的车流量统计算法设计摘要:智能交通系统(ITS)已经被科学家认为是解决当前城市交通问题最有效的方法,也是目前和未来交通发展的主流方向。ITS的前提是获得交通道路的实时信息,比如车速、车流量等。本文主要研究ITS中基于视频检测技术的车流量统计方法,对所涉及的运动目标检测、背景提取、阴影去除以及车辆统计等核心技术进行了详细的研究。本文的工作主要分为以下四部分: 1) 对车流量统计相关算法进行了研究,针对目标检测算法,研究了光流法、帧间差分法和背景差分法。针对背景提取算法,研究了均值法、统计中值法、单高斯背景模型法和混合高斯背景模型法;针对阴影消除算法,研究了基于HSV颜色空间变换的阴影消除
2、算法、基于色彩特征不变量的阴影消除算法和基于纹理特征的阴影消除算法。同时,本文对上述算法进行了实验对比分析。 2) 给出了一种改进的混合高斯模型背景提取算法,当读入一定帧数的图像之后认为背景达到稳定状态,读入新的视频帧时,对当前帧进行判断,如果像素点和稳定背景图像的像素点差值大于阈值Th1,就对该像素点进行更新,反之就不更新。 3) 给出了一种改进的基于虚拟区域的车流量统计算法,首先设置检测区域和检测线,然后跟踪检测区域中车辆的质心到检测线的距离d,如果d小于Th2认为有一辆车辆通过,通过实验验证,本文算法的精确率能达到90%左右。 4) 实现了一个车流量统计系统,整个系统主要包括视频播放模块
3、、GMM背景更新模块、前景构建模块和车辆计数模块。视频播放模块主要完成视频的播放和显示;GMM背景更新模块主要是实现本文的背景提取算法;前景构建模块的主要功能是通过阴影去除和形态学操作得到较好的前景图像;车辆计数模块的主要功能是完成本文的车流量统计算法。 本文深入研究了车流量统计的相关算法,并给出了一种改进的混合高斯模型算法和一种改进的基于虚拟区域的车流量统计算法,最后用VC实现了一个车流量统计系统,实验结果表明本文设计的系统能够对车辆目标进行准确检测与统计。关键词:智能交通系统;运动目标检测;背景提取;阴影消除;车流量Video traffic based on statistical al
4、gorithm designAbstract: Intelligent Transportation Systems (ITS) has been considered by scientists to solve the current problem of urban traffic the most effective method , but also the present and future direction of the mainstream transport development . ITS is a prerequisite to obtain real-time t
5、raffic and road information , such as speed , traffic and so on. The main article ITS statistical methods based on traffic video detection technology involved in moving target detection, background extraction, shadow removal and vehicle statistics such as the core technology for a detailed study .Th
6、e main work of this paper is divided into the following four parts :1)Statistics on traffic related algorithms have been studied for target detection algorithm to study the optical flow method, the inter-frame difference and background subtraction . For background extraction algorithm , the mean val
7、ue method, statistical median method , a single Gaussian background model method and Gaussian mixture background model law ; against shadow elimination algorithm to study the HSV color space conversion based shadow elimination algorithm, based on color characteristics invariants shadow elimination a
8、lgorithm and texture features based on the algorithm to eliminate shadows . Meanwhile , the paper of the algorithm experimentally analyzed.2)Gives an improved Gaussian mixture model background extraction algorithm , when read in a certain frame of image background reaches a steady state considered ,
9、 when read in the new video frame , the current frame to determine if the pixel and stable background image the pixel value difference is greater than the threshold Th1, the pixel to be updated on the contrary is not updated .3)Gives an improved traffic statistical algorithm based on a virtual area
10、, the first detection area and the detection line is set , then the distance d centroid tracking detection line in the detection area of the vehicle , if d is less than Th2 considered a vehicle passing through precision experiments , the proposed algorithm can reach about 90%.4)Implements a traffic
11、statistics system , the entire system including video playback module , GMM background update module , prospects building blocks and vehicle counting module . Video playback module of the completion of video playback and display ; GMM background update module is to achieve the background of this ext
12、raction algorithm ; prospects main function module is constructed and morphological operations get better foreground image by shadow removal ; main vehicle counting module feature of this paper is to complete the traffic statistical algorithms . This article studies the correlation algorithm traffic
13、 statistics , and gives an improved Gaussian mixture model algorithm and an improved algorithm for virtual regional traffic statistics based on the last one with VC traffic statistics system , the experimental results This design shows that the system can accurately detect vehicle targets and statis
14、tics .Keywords : Intelligent Transportation Systems ; moving target detection ; background extraction ; shadow elimination ; traffic毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体
15、,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写
16、的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态
17、度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论
18、文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格
19、3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及
20、格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日1 绪论1.1 课题研究背景及国内外发展现状随着经济全球化与科学技术日新月异的发展,交通运输作为社会经济生活的一个重要方面,对保证社会经济体系的正常运转发挥着重要的作用,已经成为人们生活中不可缺少的重要组成部分。近2
21、0年来,世界各国先后建立四通八达的交通运输网络,但交通工具的增长速度远远高于道路和其他交通设施的增长,因此随之引起交通拥堵、交通事故、环境污染、能源短缺等问题已经成为世界各国面临的共同的问题,也造成了巨大的物质与经济损失。如美国德州运输研究所研究美国39个主要城市,估算美国每年因交通阻塞而造成的经济损失约为410亿美元,12个最大城市每年的损失均超过10亿美元;预测到2020年,因事故造成的经济损失每年将超过1500亿美元。但单纯依靠修建道路与交通设施和采用传统的管理方式来解决交通问题,不仅成本昂贵、环境污染严重,而且其缓解交通拥堵、提高交通运输效果也非常有限。为此在30多年前人们就提出了智能
22、交通系统的概念,但对智能交通系统或智能运输系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)进行系统的研究始于20世纪80年代,从1994年起,智能交通系统这一术语得到全世界的广泛承认。ITS是将驾驶员、交通工具和道路、环境三位一体来考虑。广义上ITS应包括交通系统的规划、设计、实施与运营管理的智能化;而狭义上ITS则主要是指交通运输管理和组织的智能化。其实质就是采用现代高新技术对传统的交通运输系统进行改造而形成一种新型现代交通系统。也就是说,ITS就是将先进的信息技术、传感技术、数据通信技术、自动控制技术、运筹学、图像分析技术、计算机网络以及人工智能等有效地
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