1运动估计的常用方法 - 江西公路学会.docVIP

车流量检测技术综述 房 丹1 石 明1 李斯新2 （1、江西省高等级公路管理局通讯监控中心　江西 南昌　330003） （2、中国中铁一局集团电务有限公司　陕西 西安　710054） 摘 要：车流量检测是交通监控与控制的基础，它主要研究通过对路段过往车辆进行探测，从 而获取车辆相关信息。在综述了车流量检测的传统方法及其技术特点和存在的问题后，分析了 基于视频图象车流量检测的发展趋势。 关键词：信息工程；视频图象；车流量检测；数字图象处理 0 前　言 城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，如何通过智能交通系统建设来缓解日益严重的交通问题已成为交通领域的研究热点。车量流量检测系统是智能交通(ITS)的基础部分，在城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设以及交通流的基础理论研究中占有很重要的地位。近年来，逐渐发展起来了以空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术等[1]［2]为代表的多种交通检测技术。车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。 较其它方法而言，基于视频图象的检测技术涉及到视频采集、通信传输、图象处理、人工智能以及计算机视觉等多个学科，具有安装维修灵活、成本低、应用范围广、可拓展性强和交通管理信息全面等优点，并已经在国内外高速公路和公路的交通监控系统中得到应用。随着图象处理技术、计算机视觉、人工智能、大规模集成电路的发展和基于视频图象的车流量检测技术的广泛应用。本文对各种车流量检测方法进行了评述，并对基于视频图象的车流量检测研究工作进行了展望。 1 传统车流量检测方法 按照车辆信息获取方式的不同，实际应用当中已经产生了空气管道检测技术、磁感应检测技术和波频检测技术。 空气管道检测是接触式的检测方法，在高速公路主线的检测点拉一条空心的塑料管道并作固定，一端封闭，另一端连接计数器，当车辆经过塑料管道时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器进行计算车流量的方法。显然，该方法只能获取单一的车辆信息，且方法繁琐，寿命短，已经被磁感应检测等技术所取代。 磁感应检测器可分为线圈和磁阻传感器两种。环形线圈检测器是目前世界上应用最广泛的一种检测设备，由埋设在路表下的线圈和能够测量该线圈电感的电子设备组成。车辆通过线圈，引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数。图1的感应线圈由一个LC振荡器和一个通用单片机组成。当感应线圈的电感L发生变化时，LC振荡器的振荡频率也随之变化，单片机则根据振荡频率的变化给出高/低电平信号来判断是否有车辆通过。磁阻传感器的基本原理是在铁磁材料中会发生磁阻的非均质现象（AMR）。当沿着一条长且薄的铁磁合金带的长度方向施加一个电流，在垂直于电流的方向施加一个磁场，合金带自身的阻值会发生变化。利用AMR磁阻效应生产的AMR磁阻传感器成功地将三维方向(x,y,z)的单个传感器件集成在同一个芯片上，并将传感器与调节、补偿电路集成，即可检测到地磁范围内低于1高斯的磁场，根据一些铁磁物体对地磁的扰动来检测车辆的存在或识别车辆类型。 图1 感应线圈检测系统 磁感应检测技术不受恶劣天气气候、日照光线强弱影响，性能稳定，并已经广泛应用在交通数据统计、交通控制和诱导等方面。但由于线圈固定埋设在地面，当车辆违章非正常骑线行驶时，相邻车道的两个线圈均感应到金属车体并产生误判，而且埋设感应线圈后，路面可维修性降低。 1.1 波频检测技术 波频车辆检测是对车辆发射电磁波产生感应的检测方法（多为悬挂式检测系统）。根据发射电磁波的不同可分为雷达（微波）检测、超声波检测和红外检测等。 车辆检测雷达是调频连续波（FMCW，Frequency Modulated Continuous Wave）雷达。该雷达发出的电磁波频率随线性调制信号电压的变化而变化。将该雷达安装在马路边的竖起高杆上，俯向下往各车道发射微波，并接收各车道上车辆反射回来的微波。由于不存在多普勒频移，各车道上车辆和雷达之间的距离不同，反射回来的电磁波与当前雷达发射的电磁波频率之差也不同，雷达通过对中频信号进行频谱分析，并判断各车道对应频率分量的强弱即可知道各车道有没有车辆存在。检测雷达安装示意图见图2。 图2 雷达车辆检测器安装图 超声波检测器是基于声波的传播和反射原理，通过对发射波和反射波的时差测量实现位移测量的设备。由超声波发生器发射一束超声波，再接收从车辆或地面的反射波，根据反射波返回时间的差别，来判断有无车辆通过。 图3 超声波发射器（探头）的安装示意图 红外检测器是顶置式或路侧式的交通流检测器，一般采用反射式检测技术。反射式检测探头由一个红外发光管和一个红外接收管组成。由调制