基于视频图像的高速公路能见度检测技术研究

发布时间：2017-08-14 15:35

  本文关键词：基于视频图像的高速公路能见度检测技术研究

  更多相关文章： 高速公路 能见度 视频图像 双亮度差算法 暗通道先验理论

【摘要】：低能见度是道路交通事故的重要诱因。特别是高速公路在低能见度天气时,极易发生多车连续追尾的重特大交通事故。因此,准确快速地检测能见度值,并在低能见度情况下及时做出相应的预警反应,对高速公路的高效安全运营具有重大现实意义。随着视频图像处理技术的成熟发展以及高速公路全程视频监控系统的完善,摄像机已成为主要的交通监测设施。因此,本文提出利用视频图像检测高速公路能见度,并开发可满足不同路段需求的能见度检测系统。具体研究内容如下：(1)为满足高速公路核心或重点雾区路段检测精度要求较高的专用需求,提出利用双亮度差优化算法检测能见度。针对该算法原始公式中部分参数难以定量的问题,提出了基于修正系数法的优化算法：结合不同能见度下高速公路的应急管理措施,提出并设计了十种能见度检测模式：针对双亮度差白天与夜间算法的衔接问题,提出了基于目标区域灰度差值和灰度均值的过渡方法。(2)根据双亮度差优化算法检测原理搭建实验系统,并基于C#开发了能见度检测专用系统。该系统有效实现了视频图像目标区域的灰度提取、检测模式选择、能见度计算等关键功能,验证了优化算法的有效性,检测精度符合相关标准要求,满足高速公路能见度检测的专用需求。(3)为充分利用现有视频监控硬件资源,满足一般或普通雾区路段的通用需求,首次将暗通道先验法应用于高速公路能见度检测领域。针对天空区域不满足暗通道假设条件造成的偏差,提出基于区域生长法和修正系数法的优化算法；针对大气光亮度提取时的误差和计算时产生的块状效应,提出多模式划分法和引导滤波进行优化,以获取图像中每个像素点的精确透射率,得到准确的能见度值。(4)依托现有的交通视频监控系统,基于C#开发了能见度检测通用系统。该系统能够有效实现视频图像处理、透射率优化、能见度计算等关键功能；并通过公路交通试验场和典型路段的视频图像验证了暗通道先验优化算法的有效性,检测结果与实际情况吻合,满足一般或普通雾区路段的通用需求。
【关键词】：高速公路 能见度 视频图像 双亮度差算法 暗通道先验理论
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 研究问题的提出12-13
• 1.1.2 研究目的和意义13-14
• 1.1.3 项目支撑14
• 1.2 国内外视频检测能见度研究现状14-17
• 1.2.1 能见度相关定义14
• 1.2.2 国内外视频检测能见度方法现状14-16
• 1.2.3 视频能见度检测方法综述16-17
• 1.3 研究内容与技术路线17-22
• 1.3.1 研究内容17-19
• 1.3.2 技术路线19-22
• 2 基于双亮度差的视频能见度检测算法研究22-36
• 2.1 双亮度差算法理论研究22-25
• 2.1.1 双亮度差算法应用基础22-23
• 2.1.2 双亮度差算法检测原理23-24
• 2.1.3 双亮度差算法检测误差分析24-25
• 2.2 双亮度差优化算法研究25-29
• 2.2.1 双亮度差优化方法概述25-26
• 2.2.2 基于修正系数法的优化研究26
• 2.2.3 基于多模式检测的优化研究26-28
• 2.2.4 基于最小二乘法求解修正系数28-29
• 2.3 白天与夜间过渡条件研究29-34
• 2.3.1 基于灰度差值的过渡条件研究29-31
• 2.3.2 基于灰度均值的过渡条件研究31-34
• 2.4 本章小结34-36
• 3 基于双亮度差优化算法的能见度检测专用系统研究36-52
• 3.1 专用实验系统搭建36-39
• 3.2 专用系统软件实现研究39-44
• 3.2.1 软件系统功能分析39-40
• 3.2.2 关键功能实现研究40-42
• 3.2.3 专用系统联合调试42-44
• 3.3 基于实验系统视频图像的验证分析44-49
• 3.3.1 白天能见度检测验证分析45-47
• 3.3.2 夜间能见度检测验证分析47-49
• 3.4 本章小结49-52
• 4 基于暗通道先验的视频能见度检测算法研究52-64
• 4.1 暗通道先验算法理论研究52-56
• 4.1.1 暗通道先验算法检测原理52-53
• 4.1.2 暗通道先验算法在能见度检测领域的应用研究53-54
• 4.1.3 暗通道先验算法计算透射率误差分析54-56
• 4.2 暗通道先验优化算法研究56-63
• 4.2.1 暗通道先验优化方法概述56-57
• 4.2.2 基于区域生长法的透射率优化研究57-60
• 4.2.3 基于多模式检测的透射率优化研究60-61
• 4.2.4 基于引导滤波的透射率优化研究61-63
• 4.3 本章小结63-64
• 5 基于暗通道先验算法的能见度检测通用系统研究64-82
• 5.1 能见度检测通用系统开发研究64-67
• 5.1.1 软件系统功能分析64-65
• 5.1.2 关键功能实现研究65
• 5.1.3 通用系统联合调试65-67
• 5.2 基于视频图像的验证分析67-80
• 5.2.1 公路交通试验场低能见度识别验证68-71
• 5.2.2 王屋隧道口低能见度识别验证71-78
• 5.2.3 河北宣大高速公路低能见度识别验证78-80
• 5.3 本章小结80-82
• 6 结论与展望82-84
• 6.1 研究结论与成果82-83
• 6.2 创新点83
• 6.3 论文研究展望83-84
• 参考文献84-88
• 作者简历88-92
• 学位论文数据集92

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本文编号：673412