【正文】 率，保證行車安全，并使交通設(shè)施得到充分利用，實現(xiàn)交通運輸?shù)募s式發(fā)展，最終達到智能運輸系統(tǒng)(ITS)的目的，使現(xiàn)有宏觀交通設(shè)施(道路、橋梁、隧道等) 具有更大的交通運輸能力和更高的交通運輸安全性。目前基于視頻的檢測法是最有前途的一種方法,它是通過圖像數(shù)字的方法獲得交通流量信息,主要有以下優(yōu)點：1. 能夠提供高質(zhì)量的圖像信息,能高效、準確、安全可靠地完成道路交通的監(jiān)視和控制工作。4. 隨著計算機技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展,滿足了系統(tǒng)實時性、安全性和可靠性的要求。目前交通檢測廣泛應(yīng)用于交通疏導(dǎo)、道路資源配置、道路建設(shè)評估等領(lǐng)域。比如超聲波檢測，容易受車輛遮擋和行人的影響，檢測的精度不高，檢測距離短。工程中普遍使用的虛擬線圈的方法，也因為提取的車輛運動狀態(tài)信息太少而解決不了人車分類等關(guān)鍵問題。視頻交通流量檢測系統(tǒng)利用圖像處理與識別技術(shù)，通過視頻信號檢測道路交通流量。目前在世界上主要形成了美國、日本、歐盟三大 ITS 研究基地，此外亞洲的韓國、新加坡和我國的香港特區(qū)發(fā)展水平較高。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀智能交通系統(tǒng)已經(jīng)成為國內(nèi)外共同關(guān)注的熱點問題,在國際上有許多研究機構(gòu)在鉆研著這個課題,也提出了許多解決方法和算法。視頻檢測技術(shù)就是一種結(jié)合視頻圖像和電腦模式識別技術(shù)而應(yīng)用于交通領(lǐng)域的新興技術(shù)。然后通過確定樣本點在每個車道中的位置來進行車輛計數(shù)。此方法應(yīng)用于瑞典皇家技術(shù)院開發(fā)的道路交通監(jiān)視控制系統(tǒng)中，并取得了滿意的效果。 和 [11]提出了排隊狀態(tài)、排隊長度、占有周期和占有率檢測方法。占有周期和占有率同樣可根據(jù)排隊長度表達式的值計算出來。除此之外在此方面還有很多的研究成果,用于實際的車流量檢測系統(tǒng)中。本設(shè)計是通過學(xué)習和總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上完成的。本設(shè)計研究的主要內(nèi)容有:1. 交互式交通場景初始化:提供友好的用戶界面，用戶可以根據(jù)不同的實際的交通情況進行針對性地設(shè)置虛擬線位置等其他信息。 研究方法本設(shè)計通過對前人研究的學(xué)習和借鑒,采用通過視頻中灰度的變化來檢測車流量,從而達到車流量的計數(shù)統(tǒng)計。最后將統(tǒng)計中的每輛車的信息導(dǎo)出到指定文件中。第 4 章主要講解如何實現(xiàn)車流量計數(shù)的功能。該系統(tǒng)主要包括以下幾個方面: 在視頻的第一幀上設(shè)定虛擬線,就是設(shè)置一條直線,以該直線一定區(qū)域內(nèi)作為一個檢測矩形區(qū)域,判斷該區(qū)域內(nèi)的灰度變化從而達到車流量檢測的目的。 圖像銳化就是補償圖像的輪廓,增強圖像的邊緣及灰度跳變的部分,使圖像變得清晰。 此環(huán)節(jié)是進行車流量的統(tǒng)計工作。 Visual Studio 2022 介紹Visual Studio 2022 是微軟公司推出的開發(fā)環(huán)境。設(shè)計中可以實 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁時反映變更，Xml 中的智能感知功能可以提高開發(fā)效率。Visual Studio 2022 提供了高級開發(fā)工具、調(diào)試功能、數(shù)據(jù)庫功能和創(chuàng)新功能，幫助在各種平臺上快速創(chuàng)建當前最先進的應(yīng)用程序。為了幫助開發(fā)人員迅速創(chuàng)建先進的軟件，Visual Studio 2022 提供了改進的語言和數(shù)據(jù)功能，例如語言集成的查詢(LINQ)，各個編程人員可以利用這些功能更輕松地構(gòu)建解決方案以分析和處理信息。對于 Web， AJAX 及其他新技術(shù)使開發(fā)人員能夠迅速創(chuàng)建更高效、交互式更強和更個性化的新一代 Web 體驗。它輕量級而且高效——由一系列 C 函數(shù)和少量 C++ 類構(gòu)成，實現(xiàn)了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法。OpenCV 能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：1. 對圖像數(shù)據(jù)的操作，包括分配、釋放、復(fù)制、設(shè)置和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；2. 圖像和視頻的輸入輸出，指文件和攝像頭座位輸入，圖像和視頻文件作為輸出；3. 具有對矩陣和向量的操作以及線性代數(shù)的算法程序，包括矩陣積、解方程、特征值以及奇異值等；5. 具有基本的數(shù)字圖像處理能力，如可進行濾波、邊緣檢測、采樣與差值、色彩轉(zhuǎn)換、形態(tài)操作、直方圖和圖像金字塔等操作；6. 可對各種結(jié)構(gòu)進行分析，包括連接部件分析、輪廓處理、距離變換、各種距地計算、模版匹配、Hough 變換、多邊形逼近、直線你和、橢圓擬合和 Delaunay 三角劃分等；7. 對攝像頭的定標，包括發(fā)現(xiàn)與跟蹤定標模式、定標、基本矩陣估計、齊次矩陣故居和立體對應(yīng)；8. 對運動的分析，如對光流、運動分割和跟蹤的分析；9. 對目標的識別，可采用特征法和隱馬爾可夫模型；10. 具有基本的功能，包括圖像與視頻顯示、鍵盤和鼠標事件處理及滾動條等。透 過 先 進 的 影 像 壓 縮 引 擎 ， 即 可 達 到 在 一 小 時 內(nèi) 完 成 轉(zhuǎn) 換 整 補 AVI 電 影 至DVD 燒 錄 碟 片 ， 而 且 影 音 質(zhì) 量 完 美 ， 您 可 在 任 何 的 家 用 影 碟 機 或 者 硬 驅(qū) 上 欣 賞影 片 。3. 打開電腦屬性 高級 環(huán)境變量，在系統(tǒng)變量 path 里加上 bin 的路徑: C:\ProgramFiles\OpenCV\bin 如圖 22 所示：圖 22 路徑修改4. 打開 OpenCV 安裝目錄下的_make 文件夾，用 VS2022 打開其中的，進行批生成，此時要注意修改一個 Bug。如圖 24 所示。VC 中就可以調(diào)用 OpenCV 中的庫函數(shù)了。它通過視頻攝像機和計算機模仿人眼的功能，將連續(xù)的模擬圖像轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字圖像后，在成熟的物理模型和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上編制軟件進行分析處理，模擬各種其它形式的車輛檢測器獲取交通信息，為交通領(lǐng)域的多種實際應(yīng)用提供了工作平臺。但是考慮到僅僅設(shè)置單條線，容易出現(xiàn)噪聲，這樣將嚴重影響分析的結(jié)果，所以采用了線后一個平滑策略，具體而言，在設(shè)置虛擬，不是單純檢測線的灰度變化，而是計算一定的范圍，在虛擬線中，檢測矩形范圍內(nèi)灰度的變化，這樣實際上起到一個平滑效果，而不是單純計算虛擬線的灰度。在檢測到各輛車后，由于有些灰度的畸變會帶來誤檢測，比如車窗的灰度變化，常常會使一輛車檢測為二輛，所以采用有效的策略來對檢測出來的結(jié)果進行處理顯得很有意義，程序中采用了一個連續(xù)幀檢測的方法，即一輛車應(yīng)當持續(xù)一定時間長度幀，將連續(xù)幀數(shù)小于給定幀的車輛進行合并。圖像數(shù)字化是計算機圖像處理之前的基本步驟，目的是把真實的圖像轉(zhuǎn)變成計算機能夠接受的存儲格式。量化是指要使用多大范圍的數(shù)值，來表示圖像采樣之后的每一個點。壓縮編碼:數(shù)字化后得到的圖像數(shù)據(jù)量十分巨大，必須采用編碼技術(shù)來壓縮其信息量。數(shù) 字 圖 象 處 理 (Digital Image Processing)是 通 過 計 算 機 對 圖 像 進 行 去 除 噪 聲 、增 強 、 復(fù) 原 、 分 割 、 提 取 特 征 等 處 理 的 方 法 和 技 術(shù) 。 一 般 來 講 ,對 圖 像 進 行 處 理 的 主 要目 的 有 三 個 方 面 :1. 高 圖 像 的 視 覺 質(zhì) 量 ， 進 行 圖 像 的 亮 度 、 彩 色 變 換 ,增 強 、 抑 制 某 些 成 分 ,對圖 像 進 行 幾 何 變 換 等 ,以 改 善 圖 像 的 質(zhì) 量 。3. 像 數(shù) 據(jù) 的 變 換 、 編 碼 和 壓 縮 ,以 便 于 圖 像 的 存 儲 和 傳 輸 。如 圖 32， 33 所 示 ：通 常 的 圖 像 都 是 模 擬 圖 像 ， 可 用 一 個 二 維 連 續(xù) 函 數(shù) f(x， y)來 表 示 ， 其 中(x， y)是 圖 像 平 面 上 任 意 一 個 二 維 坐 標 點 ， f 指 出 該 點 顏 色 的 深 淺 (灰 度 )。 只 有 通 過 圖 像 預(yù) 處 理 環(huán) 節(jié) ， 使 要 處 理 分 析 的 圖 像 除 掉噪 聲 干 擾 ， 增 強 信 號 強 度 ， 對 圖 像 進 行 恢 復(fù) ， 改 善 圖 像 質(zhì) 量 ， 從 而 保 證 以 后 對 圖像 分 析 理 解 的 準 確 性 。計算數(shù)字圖像函數(shù)的拉普拉斯算子是借助各種模板卷積實現(xiàn)的。用此方法有利于對圖像進行分析,提升圖像處理的數(shù)度與效率，辨識能力的到大幅的提升，系統(tǒng)的識別能力也有所提高。 對于每幀圖像中的每個像素處理，它的相應(yīng)處理公式是 。圖 像 分 割 (Image Segmentation)： 所 謂 圖 像 分 割 就 是 按 一 定 的 規(guī) 則 將 圖 像 劃 分成 若 干 有 意 義 的 區(qū) 域 ， 即 各 區(qū) 域 的 并 集 是 整 個 圖 像 ， 各 區(qū) 域 的 交 集 為 0。圖像分割是圖像分析的第一步,是計算加視覺的基礎(chǔ),是圖像理解的重要組成部分,是圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟,同時是圖像處理中最古老和最困難的問題之一，至今已提出了上千種分割算法。越高位的像素，其擁有的色板也就越豐富，越能表達顏色的真實感。實現(xiàn)拉普拉斯運算的幾種模板如 33 所示: (33) 19???????015???????215???????本設(shè)計采用本方法處理后的圖像，輪廓線條將明顯得到增強。圖像平滑往往使圖像中的邊界、輪廓變的模糊，為了減少這類不利效果的影響，這就需要利用圖像銳化技術(shù)，使圖像的邊緣變的清晰。模擬圖像 離散圖像傳感器采樣數(shù)字圖像A D 轉(zhuǎn)換圖像處理數(shù)字圖像打印驅(qū)動打印機顯卡驅(qū)動顯卡及顯示器圖 32 圖 象 的 數(shù) 字 化 模 型模擬圖像 離散圖像采樣數(shù)字圖像量化圖 33 圖像的數(shù)字化輸入模型進 行 圖 像 處 理 時 ， 對 所 獲 得 的 數(shù) 字 圖 像 進 行 預(yù) 處 理 是 重 要 的 。 模 擬 圖 像 處 理 的 特 點 是 速 度 快 ， 一 般 為 實 時 處 理 ， 理 論 上 講 可 達 到 光 的 速 度 ，并 可 同 時 并 行 處 理 。 提 取 特 征 或 信 息 的 過 程 是 模 式 識 別 或 計 算 機 視 覺 的預(yù) 處 理 。 其 優(yōu) 點 是 處 理 精 度 高 ， 處 理 的 內(nèi)容 豐 富 ， 可 進 行 復(fù) 雜 的 非 線 性 處 理 ， 有 靈 活 的 變 通 能 力 。 目前已有許多成熟的編碼算法應(yīng)用于圖像壓縮。例如，以 8 個 bits 存儲一個點，就表示圖像只能有 256 種顏色，數(shù)值范圍越大，表示圖像可以擁有越多的顏色，自然可以產(chǎn)生更為細致的圖像效果。一副圖像就被采樣成有限個像素點構(gòu)成的集合。 圖像數(shù)字化實際的交通圖像是由圖像采集系統(tǒng)采集進來的模擬信號，并經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號變成數(shù)字信號，送入計算機進行相應(yīng)的處理。由于車輛會導(dǎo)致在虛擬線處連續(xù)的變化，因此設(shè)置標識符ID，初始值設(shè)為假。下面介紹一下本設(shè)計的算法。以及本設(shè)計中運用到的相關(guān)軟件,同時對 OpenCV 圖像處理軟件的環(huán)境配置做了詳細的介紹。圖 24 庫文件路徑修改 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁圖 25 包含文件路徑修改6. 以上是一些全局設(shè)置，新建一個 OpenCV 工程后，需要再進行局部設(shè)置。具體步驟為：生成批生成僅選擇所有的debug|win32 和 release|win32生成，如圖 23 所示：圖 23 錯誤修改5. VC 的工程中加入庫文件和包含文件。本設(shè)計采用 Visual Studio 2022 開發(fā)環(huán)境1. 下載 Visual Studio 2022 軟件：官方下載地址: 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁的是 版本,到 OpenCV 官方網(wǎng)站下載 。OpenCV 包括以下幾個模塊，其具體功能是：1. CV 主要的 OpenCV 函數(shù)；2. CVAUX 輔助的（實驗性的）OpenCV 函數(shù) ；3. CXCORE 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與線性代數(shù)支持；4. HIGHGUI 圖像界面函數(shù)；5. ML 機器學(xué)習，包括模式分類和回歸分析等；6. CVCAM 負責讀取攝像頭數(shù)據(jù)的模塊。它不依賴于其他的外部 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁庫，但是也可以使用某些外部庫。 OpenC 介紹OpenCV 的全稱是：Open Source Computer Vision Library。開發(fā)人員能夠構(gòu)建面向NET Framework 、 或 的應(yīng)用程序，意味他們可以在同一環(huán)境中支持各種各樣的項目。Visual Studio 2022 為開發(fā)人員提供了所有相關(guān)的工具和框架支持，幫助創(chuàng)建引人注目的、令人印象深刻并支持 AJAX 的 Web 應(yīng)用程。Visual Studio 2022 可以高效開發(fā) Web 應(yīng)用，集成了 ajax 包含了 ajax 項目模板，它還可以高效開發(fā) Office 應(yīng)用和Mobile 應(yīng)用。V isual Studio 可 以 用 來 創(chuàng) 建 Windows 平 臺 下 的 Windows 應(yīng)用 程 序 和 網(wǎng) 絡(luò) 應(yīng) 用 程 序 ， 也 可 以 用 來 創(chuàng) 建 網(wǎng) 絡(luò) 服 務(wù) 、 智 能 設(shè) 備 應(yīng) 用 程 序 和Office 插 件 。 將統(tǒng)計的車輛導(dǎo)出到指定的地方。為以后其他環(huán)節(jié)做好準備工作。 因為視頻圖像是模擬信號,計算機不能處理,所以要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,再送入到計算機中進行處理。 總體設(shè)計使用 MFC 等界面庫編寫用戶操作界面，方便視頻的輸入、顯示、操作以及輸出, 用戶通過界面選擇視頻，通過界面在視頻的第一幀上操作，設(shè)定虛擬線，系統(tǒng)對虛擬線進行初始化。第 2 章首先介紹了本設(shè)計的設(shè)計思路，基本思想，同時還介紹了本設(shè)計的開發(fā)