基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中應(yīng)用的研究

劉暢+周宣屹

摘要：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)已不足以滿(mǎn)足交通行業(yè)日益膨脹的需求，因此對(duì)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展迫在眉睫，而對(duì)于智能交通系統(tǒng)的研究與大數(shù)據(jù)的聯(lián)系是密不可分的。大數(shù)據(jù)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)挖掘三個(gè)部分，智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行也要依靠這三個(gè)步驟，首先要及時(shí)準(zhǔn)確獲取大量的交通數(shù)據(jù)，然后將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類(lèi)管理，繼而從這些低價(jià)值密度的信息中挖掘出有用的信息，將分離的數(shù)據(jù)融合再分析，實(shí)現(xiàn)交通的趨勢(shì)預(yù)測(cè)、安全預(yù)測(cè)預(yù)警、路網(wǎng)調(diào)度規(guī)劃等。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)作為數(shù)據(jù)挖掘中一種重要的技術(shù)手段，在智能交通的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，下面我將基于基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中應(yīng)用做一些簡(jiǎn)單的研究。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)；智能交通系統(tǒng)；大數(shù)據(jù)

一、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)利用視覺(jué)傳感器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、跟蹤和測(cè)量，隨后通過(guò)智能分析進(jìn)一步進(jìn)行圖像處理，以獲得三維空間的信息。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)發(fā)展的最終目標(biāo)是讓計(jì)算機(jī)與人類(lèi)大腦一樣擁有觀察和理解世界的能力，可以獨(dú)立自主適應(yīng)環(huán)境并智能完成某些特定的任務(wù)。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)處理方法包括圖像識(shí)別和處理、場(chǎng)景重建、直方圖匹配、圖像局部與分割、跟蹤與運(yùn)動(dòng)、邊緣檢測(cè)、圖像恢復(fù)等。目前已應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、制造業(yè)、食品加工業(yè)、鐵路運(yùn)輸業(yè)等各行各業(yè)，為各行各業(yè)提供了便捷。

二、智能交通系統(tǒng)的概述

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation Systems，ITS）是一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通管理系統(tǒng)，它運(yùn)用了先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、定位導(dǎo)航技術(shù)、電子傳感技術(shù)、圖像分析技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等，可以統(tǒng)一協(xié)調(diào)人、車(chē)、路三者的關(guān)系，緩解交通阻塞現(xiàn)象，提高交通運(yùn)輸效率，降低交通事故發(fā)生率，降低能源消耗。ITS由交通信息采集系統(tǒng)、信息處理分析系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)三大主要系統(tǒng)組成，包含的子系統(tǒng)有交通信息服務(wù)系統(tǒng)（ATIS）、交通管理系統(tǒng)（ATMS）、公共交通系統(tǒng)（APTS）、車(chē)輛控制系統(tǒng)（AVCS）、貨運(yùn)管理系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）和緊急救援系統(tǒng)（EMS）。

三、計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中典型應(yīng)用

1、車(chē)輛牌照識(shí)別

車(chē)輛牌照識(shí)別在智能交通系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，首先提取攝像機(jī)抓拍的圖像作預(yù)處理，然后利用邊緣檢測(cè)的技術(shù)對(duì)車(chē)牌進(jìn)行定位，最后對(duì)車(chē)牌上進(jìn)行字符分割、特征提取和識(shí)別，從而得到車(chē)輛牌照號(hào)碼。此項(xiàng)技術(shù)多應(yīng)用于監(jiān)測(cè)黑名單車(chē)輛進(jìn)行報(bào)警、高速公路超速違章的處罰、車(chē)輛進(jìn)出小區(qū)收費(fèi)管理、高速公路自動(dòng)收費(fèi)管理、計(jì)算車(chē)輛旅行時(shí)間判斷擁堵?tīng)顩r等。自動(dòng)化的操作步驟，大大減輕了管理人員的工作量，減少了人為操作的疏漏，提高了工作效率。

2、交通違法檢測(cè)

基于車(chē)輛牌照識(shí)別的基礎(chǔ)上，交通違法監(jiān)測(cè)應(yīng)用可分析出視頻場(chǎng)景中的交通指示信息以及機(jī)動(dòng)車(chē)行為，從而對(duì)交通違法行為進(jìn)行研判，可對(duì)非法占道、壓線行駛、違規(guī)停車(chē)等行為進(jìn)行抓拍，降低了交警的工作量，科學(xué)系統(tǒng)地增強(qiáng)了對(duì)交通違法行為的管理，有據(jù)可查，也在一定程度上起到了震懾的作用，讓犯罪分子沒(méi)有可乘之機(jī)。

3、交通流量統(tǒng)計(jì)

交通流量統(tǒng)計(jì)在智能交通系統(tǒng)中的主要應(yīng)用為通過(guò)對(duì)車(chē)輛的軌跡分析、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)分析和局部檢測(cè)車(chē)牌，判斷出城市道路系統(tǒng)的擁堵?tīng)顩r，為交管部門(mén)提供交通擁堵信息，以便合理規(guī)劃現(xiàn)有道路，重新進(jìn)行路網(wǎng)調(diào)度，緩解道路堵塞的現(xiàn)象，確保擁堵道路可以順利通行。

4、高速公路自動(dòng)收費(fèi)

高速公路自動(dòng)收費(fèi)有多種方式，目前應(yīng)用最廣泛的是非接觸式IC卡收費(fèi)，這種方式可以提高卡的使用壽命，也便于一卡多用。車(chē)輛在通過(guò)收費(fèi)站時(shí)，通過(guò)IC卡技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛信息自動(dòng)識(shí)別，然后將數(shù)據(jù)信息上傳至收費(fèi)分中心，從射頻卡聯(lián)名儲(chǔ)蓄卡中扣繳通行費(fèi)用。這種自動(dòng)化的收費(fèi)方式，減少了收費(fèi)人員的工作量，將人力從單一的工作中解放出來(lái)，同時(shí)減少了車(chē)輛通過(guò)收費(fèi)站的時(shí)間，避免了停車(chē)收費(fèi)造成的道路擁堵。

5、駕駛員工作狀態(tài)檢測(cè)

基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)來(lái)檢測(cè)駕駛員工作狀態(tài)主要有兩種方法，一種是針對(duì)駕駛員面部通過(guò)幀間差分法，膚色檢測(cè)法等對(duì)面部區(qū)域進(jìn)行定位，同時(shí)采用二值法對(duì)眼睛區(qū)域進(jìn)行定位，根據(jù)眨眼的頻率來(lái)判斷其工作狀態(tài)。另外一種則利用車(chē)輛行駛在道路上的狀態(tài)分析駕駛員工作狀態(tài)，首先采用差分算子來(lái)提取道路圖像邊緣，然后采用區(qū)域生長(zhǎng)法對(duì)區(qū)域特征進(jìn)行提取，將區(qū)域特征和邊緣特征進(jìn)行融合，最后提取出直線信息，通過(guò)左右車(chē)道線與夾角的關(guān)系來(lái)判斷司機(jī)是否處于異常駕駛狀態(tài)。這種應(yīng)用可以對(duì)疲勞駕駛的現(xiàn)象進(jìn)行警報(bào)，提示疲勞駕駛的司機(jī)及時(shí)休息，從一定程度上可以降低交通事故的發(fā)生率，給人身和財(cái)產(chǎn)安全提供更好的保障。

四、總結(jié)

智能交通系統(tǒng)是大數(shù)據(jù)發(fā)展下交通行業(yè)的必然發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展智能交通系統(tǒng)能夠提高交通運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，加強(qiáng)路網(wǎng)的運(yùn)輸能力，增強(qiáng)道路調(diào)度研判的能力，提高交通安全水平。但我國(guó)對(duì)于智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用水平還僅停留在基礎(chǔ)層面，還有很多潛在價(jià)值尚未得到挖掘，因此我們要不斷地提升交通自動(dòng)化和智能化水平，努力提高交通信息資源的綜合管理的水平。endprint