智能交通系统设计可行性方案Word格式.docx

智能交通系统设计可行性方案Word格式.docx

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基于图像处理的事件快速自动检测是ITS系统重要的组成部分和关键技术。

本项目结合国内公路交通的现状，利用路段电视监视系统提供的图像信息，采用计算机图像识别与处理技术，建立交通事件快速检测系统，为异常和突发事件的快速反应提供先进的手段。

该系统不仅能够改变目前高速公路交通异常检测系统只适应于大交通量、检测时间较长、不能区分事件类型的状况，而且将具有测量交通控制参数、可监测较大区域的交通情况和易于改变检测地点等优点。

该系统的研究对有效地防止二次事故的发生，快速消除事件所带的影响具有重要的意义。

另外，由于本项目基于对高速公路普遍应用的路段电视监视系统提供的图像信息进行处理，建立交通事件快速自动检测系统，可节省按常规方法进行事件自动检测需埋设大量环形线圈检测器或超声波检测器所带来的巨额投资和维护成本，以及避免为了安装这些检测器所带来的交通延误和对路面产生的破坏。

智能运输系统是21世纪世界道路交通的发展趋势，先进的应急管理系统是一个重要组成部分。

基于视频图像信息处理建立交通事件快速自动检测系统，在目前国内尚属空白，还属于研究试验阶段。

本项目基于国情，提出充分利用现有高速公路电视监视系统，用图像处理的方法处理视频信号来快速、准确检测和鉴别不同交通状况的交通事件，并同时检测能见度、雪、雨等气象异常事件，将有效克服传统的事件检测系统用检测交通量、速度、占有率变化来检测事件发生方法的种种弊病，实现高效、准确、快速的事件检测，为事件快速处理，大大减少交通延误及二次事故发生提供条件。

本项目的研究具有重大的理论意义和实用价值。

1.2软件设计实现目标

iTraf智能交通系统研究目标：

一，在交通事件检测方面，结合国内道路交通的现状，充分利用高速公路电视监视系统提供的图像信息，采用图像识别与处理技术处理视频信号，模拟人工判别交通异常的方法来实现事件的直接快速检测。

二，在交通事件判断方面，实现在各种气候和交通运行条件下，道路上运动车辆自动检测、运动状态检测、车辆自动跟踪、交通事件检测等目标，自动快速检测出车辆避障、车道变换、超速、慢速、逆行、停止、交通阻塞、车辆碰撞，以及是否有抛洒物、是否有明火和烟雾等事件，进行交通流量、占有率、排队长度、车型、平均车速等交通参数的统计并自动记录相关数据及事故现场录象，给交通管理部门提供准确数据和证据。

这种智能的交通管理系统，节省了交通管理部门的资源开销，提高办事的准确性和效率。

三，在信息方面，结合现有先进的各种无限网络技术和微软的电子地图技术，让用户实时的了解到感兴趣路段的信息，同时能通过移动通信技术，把实时信息发布到指定用户的手机上，以快速，准确，贴心的方式来满足用户的需求。

具体的目标功能有：

1、交通量的检测；

2、停车车辆的识别与统计；

3、快慢行车辆的识别与统计；

4、逆向车辆的识别与统计；

5、实现了车辆变换车道数的统计；

6、能够识别交通拥挤、交通阻塞、缓行、滞流等事件类型；

7、事件类型的识别与统计；

8、事件位置的识别与统计；

9、能见度的检测；

10、雪、雨天气的检测；

11、交通异常时，给出警报，记录现场图像；

12、交通信息的实时更新；

13、利用语音库实现交通信息的自动语音；

14、交通信息短信发送。

2系统应用前景

2.1经济利益

智能运输系统是２１世纪世界道路交通的发展趋势，而其交通事件快速自动检测是ITS系统重要的组成部分和关键技术。

通过准确、快速地对交通异常和交通事件进行检测，可以预防或减少交通事故带来的损失，及时有效地进行交通事故救援和处理，有效减少由于交通事故产生的交通延误及避免二次事故的发生。

对保证道路的交通安全和正常运营具有重要作用。

我国已开通的高速公路、国道上的重要路段（特大桥梁、立体交叉、大型隧道等重点部位）及大量的城市道路，都安装了不同规模的电视监控系统，但绝大部分都没有安装用于事件自动检测的车辆检测器，甚至用于交通流统计的车辆检测器也非常少。

由于我国交通需求增长迅速，道路所承受的交通压力越来越大，因此，迫切需要对道路交通事件进行快速检测和预警，以提高道路的运营管理水平和对突发事故处理的能力。

由于本项目研究成果直接采用已有电视监控的视频信息进行事件的检测，因此可直接安装在现有高速公路、隧道、桥梁等电视监控系统的监控室内，而不需再埋设大量的车辆检测器，可方便实现交通突发事件的自动检测，能实现高效的交通管理，因而能适应交通发展需要，具有极好的市场需求和社会经济效益。

目前，我国高速公路事故发生率居全世界之首，其中很大一部分是由于小事件未能及时清除所造成的，由于本系统可直接、快速（20秒之内）检测出事件的发生，而不是采用传统的自动检测方法（需6分钟左右）通过检测事件发生后造成拥挤来推断事件的发生，从而为事件、事故的迅速处置创造条件，争取了宝贵的时间。

本项目的研究及成果的应用对于提高我国高速公路运营管理的水平和效率，对预防或减少交通事故带来的损失，及时有效地进行交通事故救援和处理具有重要作用。

鉴于目前国内还没有实用的视频交通事件自动检测系统产品，而我国高速公路的高速发展产生的巨大的市场需求，给该项目研究成果的推广应用创造了极好的条件，而研究成果的应用也将产生巨大的社会效益和经济效益，并有着十分广阔的推广应用前景。

基于检测器的传统的事件自动检测方法，需埋设大量车检器（一般每隔500～2000米需设置一组），所需费用巨大，而且检测率低，检测时间长，不能检测出事件类型。

目前我国高速公路一般在特殊路段安装了电视摄像头，因此利用电视监视系统提供的视频信号来完成交通事件快速检测，是事件自动检测系统的发展方向。

该项目的推广应用，将产生巨大的经济效益和社会效益，有着广阔的市场前景。

2.2市场前景

我国既是当今世界上道路等基础设施建设速度最快的国家，又是交通需求增长最快的国家，解决城市交通拥挤和堵塞，已成为我国大城市交通面临的一项十分迫切的任务，因此我国政府己早将智能交通系统作为中国未来交通领域发展的重要方向，把智能交通系统列入了九五科技发展计划和2010年长远规划中；

“十五”期间，科技部将智能交通系统作为“十五”科技计划的重大专项项目予以实施，促进了中国智能交通系统从技术研究到工程示范应用在全国的开展；

在国务院制定的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中，把开发智能交通管理系统及交通运输安全和应急保障作为交通运输业重点领域的优先主题之一；

在正在实施的“十一五”规划中，也在将重点整合现有资源，推进综合交通智能系统的建设，以构建现代化、信息化和人性化的智能交通系统为目标。

目前常见的交通检测方法有人工监测、地埋感应线圈、超声波探测器、视频监测四大类。

由于视频交通事件自动检测系统可以利用路段上的电视监视系统提供的图像信息，采用计算机图像识别与处理技术，进行交通事件的快速检测，从而为异常和突发事件的快速反应提供先进的手段。

视频交通事件自动检测系统的应用不仅可以极大地减轻监控人员的劳动强度，降低漏检率，提高检测的实时性，而且由于本研究成果可直接利用高速公路各重点路段现有的电视监控系统，方便地实现交通突发事件的自动检测，而不需针对交通事故检测特意埋设大量的车辆检测器，可节省按常规方法进行事件自动检测需埋设大量环形线圈检测器或超声波检测器所带来的巨额投资和维护成本，以及避免为了安装这些检测器所带来的交通延误和对路面产生的破坏。

因此基于视频图像处理的交通事件自动检测已成为交通事件检测的主要发展方向。

目前，国内外对此领域都进行了很多研究，并有相应产品。

而国内的视频交通事件检测系统及产品研发目前还达不到实用程度，特别是在晚上，目前的视频检测系统都不能正确识别车辆目标，或者精度很低，根本达不到实际应用的要求。

至2006年年底，我国高速公路总里程已达到4.54万公里，再加上一些国道和大量的城市道路，我国对交通事件自动检测系统的需求量极大。

由于国外产品价格相对比较昂贵，因此立足于研制有自主知识产权的视频交通事件检测系统产品有重要意义。

该项目的研究及成果的应用，将直接应用于道路交通紧急救援、道路的智能化控制和管理等方面，极大地促进我国智能交通系统领域的发展。

所以本系统在技术转让和产业化后产品的市场销售方面有着广阔的市场，不但成本低廉，架设方便，而且产品投入使用以后能极大的促进高速公路事业的发展，具有具大的应用前景。

3系统结构

3.1系统总体结构

图3-1系统总体结构图

系统采用分布式交通事件检测模式，在前端摄像头配置交通事件检测软件。

交通事件检测模块把检测结果通过网络传输到管理中心，由管理中心对检测结果进行集中管理，并根据预先设定的任务策略，进行相应的语音、短信通知、报警等联动。

3.2系统网络结构

图3-2系统网络结构图

iTraf交通事件检测软件部署在PC-DVR工控机上，通过PC-DVR上的视频采集压缩卡采集前端模拟摄像头的视频信号。

每一路视频配置一个iTraf交通事件检测软件，进行交通事件检测，把检测到的结果通过专网传输到管理中心服务器。

管理中心服务器进行整个系统的配置管理。

管理中心服务器把交通信息转化成音频，通过网络连接到无线系统，实现交通信息自动无线。

管理中心服务器通过串口线连接短信Modem，把交通信息以短信的方式发送给订阅交通短信通的用户手机。

3.3系统软件结构

3.3.1软件体系架构

图3-3iTraf交通事件检测软件结构

系统采用DirectShow进行视频扑获，采用OpenCV视觉库结合视频目标跟踪等算法对获取的视频帧进行交通事件检测。

由于交通事件检测软件是基于单用户的软件，所以我们采用小型Sqlite文件数据库作为软件配置信息的数据库。

由于交通事件检测软件作为一个前端检测软件，用户交互频率非常低，从性能方面考虑，我们使用MFC框架制作用户界面。

图3-4iTraf管理中心软件结构

管理中心对交通事件、系统配置进行统一管理。

用户界面采用WPF技术，体现良好的用户体验。

采用CrystalReport以及OfficeDev进行交通事件统计显示。

管理中心采用.NetFramework3.0框架。

使用SQLServer2005数据库进行数据存储（为了测试方便，实际采用Sqlite数据库。

）管理中心通过语音库将交通事件文本信息转化成文本信息，为语音系统提供交通语音信息。

管理中心留有短信接口，能把交通文本信息发送到用户手机。

3.3.2软件组成结构

图3-5软件组成结构图

iTraf交通事件检测软件提供从视频内容中检测交通事件的服务，软件包括：

视频采集模块、预处理模块、车辆检测模块、车辆跟踪模块、车辆运动信息提取模块、交通事件检测模块。

用户可以通过参数设置模块进行本地参数设置，通过网络管理模块进行远程参数设置。

iTraf管理中心软件提供交通事件集中管理、系统参数设置以及交通事件联动的服务。

业务逻辑