以雙重編碼理論優化道路車輛視頻檢測與追蹤

高麗娟+王曉躍

摘 要

雙重編碼理論提出語言信息與非語言信息在貯存、加工與分析提取中占有同等重要地位，在此，以雙重編碼理論試論優化道路車輛視頻檢測與追蹤，旨在提高道路車輛的管理效率，提升交通運輸部門的服務能力。

【關鍵詞】雙重編碼理論；視頻檢測與追蹤

我國車輛保有量4億以上，如此龐大的數目給交通運輸部門的管理帶來一定困難，現有措施也難以滿足工作需要，在此，以雙重編碼理論優化道路車輛視頻檢測與追蹤的效率，提高交通運輸部門的道路車輛管理服務能力。

1 雙重編碼理論概述

雙重編碼理論是在同一系統中以兩個不同子系統分別處理語言類事務和非語言類事務。例如一張系統說明書分為兩章節，一般分別理解后匯總，若兩部分內容重點不同，匯總理解時可能有歧義。雙重編碼理論以層次劃分說明書，即語言為對象、非語言做引導，理解更細化又不偏離主旨，這就是雙重編碼理論的優勢。

2 目前道路車輛視頻檢測與追蹤的不足

2.1 運動目標捕捉

目前我國道路管理系統對運動車輛的檢測主要是背景幀差法、幀間差法、邊緣檢測法等，這些方法在雨雪、云霧、夜間等能見度不足的特殊環境中對運動車輛往往難以有效捕捉，漏檢時有發生，后期工作難度大。

2.2 陰影問題

晴朗天氣下，車輛陰影給視頻檢測與追蹤帶來困擾。如兩輛機動車距離較近，其陰影會連接為一個整體，系統可能無法有效分辨，或將其判定為一輛中型或大型車輛，檢測分辨難度加大，且隨著兩輛車漸漸分離，追蹤目標也可能出現錯誤。

2.3 遮擋問題

當前我國道路攝像頭的角度、位置、高度等原因會給檢測工作帶來干擾，攝像頭安置地點過高，車輛間部分遮擋的情況發生率較高；攝像頭安置地點過低，可能出現完全遮擋，在分析處理數據資料時，降低工作有效性和數據真實性，造成誤處理或漏處理。

3 雙重編碼理論優化道路車輛視頻檢測與追蹤

3.1 數據系統優化

雙重編碼理論下數據系統作為兩個系統，即圖像數據為語言系統，視頻數據為非語言系統，兩系統同時進行數據處理，起到優化效果。優化數據系統首先要加強數據收集能力，高清攝像頭是提高數據收集能力的關鍵。當一輛車顯示在高清攝像頭里有200像素寬，那么一張照片、一幀圖像就能達到130像素寬。數據收集后就應用雙重編碼理論對其分析，判斷車型、顏色等基本信息，再視頻對照，即便一段視頻清晰度不足，也可識別車輛速度、方向等，再以現有數據為依據調取其他路段視頻圖像繼續追蹤，直至捕捉到清晰的車輛信息。數據系統優化是雙重編碼理論對道路車輛視頻檢測與追蹤的基礎性優化。

3.2 運動車輛檢測與追蹤優化

運用背景幀差法分析視頻圖像的幀與背景，使目標處于某值域。如果絕對值小于某固定值，則為背景，反之則為運動目標。雙重編碼理論將檢測細化為兩個子系統，色彩系統相當于語言系統，運動系統相當于非語言系統。假定某路段是柏油路面，黑色、灰色車輛難以分辨，在原系統基礎上增加色彩識別系統。檢測時，色彩系統識別道路上不同車輛色彩，運動系統按固有模式拍攝道路車輛情況。統計分析時將色彩系統和運動系統置于相同檢測環境，依靠計算機技術使色彩變化和運動變化一一對應，實現目標車輛檢測。追蹤時，依靠現有數據，尤其是色彩數據，綜合車速、時間等信息，比對后續路段監控數據，將色彩變化規律相同部分進行重合，完成對運動車輛的檢測和追蹤。

3.3 位置和速度特征匹配優化

基于位置特征進行車輛追蹤，前景測量時標定連通域，選取特征點作為追蹤對象，一般特征點為連通域的結合中心點，計算時間、距離和車速偏差，優化搜索區域，得到搜索最小值并反饋驗證。如果偏差過大則重新計算，直到符合要求完成追蹤。

基于速度特征進行車輛追蹤，以幾何中心標定被測車輛，計算兩幀間的間隔位移，得到車輛速度和方向，根據其速度特征及時糾正追蹤結果。如果追蹤結果不符合條件，判定追蹤失敗，放棄錯誤目標，搜索下一個候選車輛，繼續進行速度特征匹配，直到得出正確的追蹤結果。

4 雙重編碼理論優化道路車輛視頻檢測與追蹤實例

某地大雪，車輛陰影問題嚴重，攝像頭獲得的圖像和視頻信息無法有效分辨，常規檢測和追蹤技術失效。運用雙重編碼理論進行道路車輛管理系統升級，當收集到目標車輛的模糊圖像后，先分析其色彩構成，根據色彩明暗、波長等在計算機中描繪其基本輪廓，依托大數據將圖像輪廓與監控視頻一一比對。由于視頻清晰度不足，仍無法分辨，再根據車輛行駛方向調取其他地區的監控視頻進行二次比對，直至獲得清晰圖像，完成車輛追蹤。實例中，雙重編碼理論的應用體現在圖像和視頻兩個系統的分別處理和綜合分析上，二者協作完成車輛視頻檢測與追蹤。

5 結語

目前道路車輛視頻檢測與追蹤的不足主要體現在運動目標捕捉、陰影問題、遮擋問題等，運用雙重編碼理論分別優化數據系統、運動車輛檢測與追蹤系統、位置和速度特征匹配等，提高道路車輛視頻檢測與追蹤效果，提升交通運輸部門的服務能力。

參考文獻

[1]王曉躍，郭丹.基于雙重編碼理論的視覺傳達設計研究[J].計算機光盤軟件與應用，2013（20）：176、184.

[2]李京澳，齊振國.基于雙重編碼理論的微視頻設計探究[J].中小學電教，2016（Z2）：121-124.

作者簡介

高麗娟（1988-），女，漢族，江蘇省溧陽市人。碩士學位。現為常州交通技師學院助理講師。研究方向為計算機應用、電子商務等。

王曉躍（1984-），男，漢族，江蘇省常州市人。碩士學位。現為江蘇理工學院助理研究員。研究方向為計算機應用、教學管理等。

作者單位

1.常州交通技師學院商務計算機系 江蘇 省常州市 213147

2.江蘇理工學院質量監控科 江蘇省常州市 213001