基于视觉的大范围路面监管系统关键技术研究

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1、中图分类号：TP391论文编号：102870318-SX015学科分类号：080402硕士学位论文基于视觉的大范围路面监管系统关键技术研究研究生姓名张泽宏学科、专业测试计量技术及仪器研究方向计算机视觉指导教师徐贵力教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonKeyTechnologyofLargeAreaPavementSurveillanceSystemBasedonVisionAT

2、hesisinInstrumentScienceandTechnologybyZhangZehongAdvisedbyProf.XuGuiliSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全

3、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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）南京航空航天大学硕士学位论文摘要通过智能交通系统可以有效地规范司机行为，增强驾驶员的交通安全意识，缓解交通拥堵的问题，同时对交通事故的减少有着极大的促进作用。基于视觉的智能系统因其便利性、有效性、使用寿命长等特点被广泛应用。本文结合实际应用需求，主要对基于视觉的大范围路面监管系统的关键技术进行研究。首先，针对经典前景提取算法无法在光照突变情况下正确提取前景的问题，根据LBP算子对光照不敏感的特性，在LBP算子的基础上，设计了一种基于截尾均值的纹理特征，通过对噪声的抑制

4、及对平坦区域序列的稳定性处理，解决了原有LBP算子易受噪声干扰，平坦区域序列不稳定及得到的纹理图信息冗余的问题，为后续运动前景提取提供高质量的纹理特征信息。接着，利用得到的纹理特征，提出了一种能有效应对光照突变情况的背景更新模型以达到抑制光照影响的效果。本文提出的融合纹理特征的前景提取模型不仅能够在光照缓慢变化的情况下有效地对运动目标前景进行提取，而且在光照突变情况下仍然能够进行准确提取，前景准确率较平均背景模型和混合高斯模型均提高了50%以上。其次，针对运动目标跟踪过程中的跟踪偏移、丢失情况。根据目标在初始跟踪框内的分布规律，本文提出了一种基于多层分布的特征点初始化模型，可以使多数初始特征点

5、分布在被跟踪的目标之上，减少背景特征点带来的影响。另外，根据相邻帧特征点的空间位置关系，设计了一种基于帧间关系的特征点更新方式，利用帧间角度及尺度信息对特征点进行筛选更新，可以保留大部分有效特征点，从而避免因有效特征点过少而跟踪失败的情况。针对跟踪框尺度更新问题，根据目标在图像中尺度的变化规律，本文提出了一种基于最小二乘拟合的跟踪框尺度更新模型，该模型可以实时调整跟踪框大小，保证跟踪框大小与跟踪目标相匹配，又根据特征点与跟踪框中心的空间关系，本文设计了新的跟踪框中心位置估计模型，利用运动中心附近的特征点与跟踪框中心空间关系的一致性，可以准确地预测下一帧跟踪框的中心位置，抑制跟踪框的偏移。本文算

6、法的跟踪稳定度保持在85%以上，相比TLD算法稳定度提升30%以上。最后，针对不同场景下的违章触发方式，根据触发场景的特点，研究了一种基于线结构的通用触发方式，该触发方式可以适应不同的路面监控场景。在此基础上，本文设计了大范围路面监管系统的通用框架，通过整合前景提取、轧线触发、目标跟踪、目标抓拍四个模块，在单监控点的情况下，监管范围可以扩大至80~120米。本文在多种不同违章场景下进行了实验验证，实验结果表明这种触发方式实现简单，适用性强，同时具有不错的准确率，平均准确率在80%以上。关键词：智能交通，运动前景提取，运动目标跟踪，大范围路面监管i基于视觉的大范围路面监管系统关键技术研究ABST

7、RACTThroughtheintelligenttrafficsystemcaneffectivelyregulatethedriverbehavior,enhancedriverawarenessoftrafficsafetyandeasethetrafficcongestionproblem,whilereducingtrafficaccidentshasplayedasignificant