基于近景摄影测量的交通信息采集系统设计和实现 通信工程专业VIP免费

基于近景摄影测量的交通信息采集系统摘要：针对已有交通信息采集方法的不足，系统地建立了基于近景摄影测量方法的交通信息采集系统，详细阐述了系统的重要组成单元，功能和特点。系统经过标定、摄影、分析处理等过程，能够准确地连续采集大空间范围内的多个交通物体的行驶轨迹、速度、加速度、车头间距等参数。实地应用的效果表明，该系统能够满足交通工程研究工作的需要，是未来交通信息采集的趋势。关键词：近景摄影测量；交通信息；信息采集系统摄影测量就是对研究对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何和物理方面进行分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料，是一门以影像信息重建三维空间中物体几何表面的科学。其实质是要根据像点的位置推求出物点的位置[1]。近景摄影测量作为摄影测量的一个分支，是指在近距离中对被研究的对象进行摄影，量测其像片坐标，用直接线性变换关系式，在已知一定数量控制点的条件下，按最小二乘法平差原理，由像片坐标直接解算得到目标的三维空间坐标。由于近景摄影测量精度较高，测量速度快，而且整个量测系统装备简易，价格低廉，轻便灵巧，具有较好的通用性，因而不失为一种先进的量测手段。1近景摄影测量方法及在交通中的应用按照应用方法，近景摄影测量方法可以分为模拟法近景摄影测量、解析法近景摄影测量以及数字近景摄影测量（又称实时摄影测量）三种[1]。模拟法和解析法近景摄影测量技术本身需要昂贵的仪器和训练有索的技术人员。而且，在数据获取（即摄影底片的拍摄与处理）与给出最终成果（模拟或解析处理）之间还有一个时间滞差。而实时摄影测量却能提供一种兼顾了速度与精度的手段，它对于那些难以接触的物体（包括动态物体）是特别适用的，这也是此种量测手段近年来得到一定程度发展的主要原因。它是一种响应时间为一个视频周期（如1/30秒）的非接触式的三维量测技术。实时摄影测量系统一般包括：一个或两个动态摄像机（获取影像的电信号）、频数转换装置（将电信号数字化）、数字图像处理设备（某种影像处理器，从而在高速下实现影像的改善，其中包括影像增强、边缘探测、特征提取、同名点识别、以及有关的摄影测量计算）、控制装置和各种输出设备（包括监视器、打印机、显示屏幕、绘图机等）。目前的交通信息采集设备能够提供的参数主要有：流率（流量）、占有率、密度、车头时距、单个车辆的速度和车队的速度、排队长度、进口流量达到特征、进口停车数、连线旅行时间、车辆OD对等。上述参数的采集有的可以直接从采集设备中获得，如流量、占有率等，而有的参数需要按某种原理进行推算方可得到：如连线旅行时间需要通过离散模型和平均车速进行估计，车辆OD对的信息目前则主要通过车辆牌照匹配方法来获得。当然也不是所有类型的检测设备都能提供上述所有参数。交通信息采集手段经历了从机械式-光学式-雷达-GPS近半个世纪的不断探索，但是存在的一个问题是：由于设备限制往往只能获得很有限的驾驶员-车辆单元样本。主要因为：调查城市道路上的车辆在一定连续时间和空间范围内的位移、速度、加速度等特性参数，必须要有一种具有较为开阔的检测空间，同时也能够连续纪录多个交通个体运动特征参数的采集方法，这个要求在目前已有的检测器和交通流数据采集方法中均不能达到。近景摄影测量技术的出现为解决这个问题提供了可能。它在交通工程中最为常见的运用是进行交通事故的现场测量，其次是利用近景摄影测量来捕捉交通个体的运动轨迹。许多研究人员[2~6]对通过摄影测量技术进行道路交通事故现场快速测量技术进行了研究。对于交通事故相关的摄影测量技术运用都是对静态场所进行摄影测量，只需要采集一幅或有限的几幅照片就可以满足检测的需要了。因此，一般处理的对象是照片而不是视频文件。当考虑利用近景摄影测量来捕捉交通个体的运动轨迹时，就需要考虑连续地处理多幅图像上的交通个体，并将各幅照片对应的属性进行关联，才能获得物体的运动轨迹。利用近景摄影测量来捕捉交通个体的运动轨迹的研究在国内还没有见到相关文献报道。堪萨斯州立大学的魏恒[7]在其博士论文研究中，采用了摄影测量的方法来建立基于摄像机图像视频...