[硕士论文]基于视频的车辆检测与跟踪算法研究.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
基于视频的车辆检测与跟踪算法研究
姓名:李瑞
申请学位级别:硕士
专业:模式识别与智能系统
指导教师:方涛
20080101
硕士学位论文
基于视频的车辆检测与跟踪算法研究

摘要

为了解决地面交通快速发展所引发的各种问题,智能交通系统的
研究被提到了重要位置。运动车辆检测与跟踪系统作为 ITS 的重要
组成部分,成为许多国家的研究热点。本文针对 ITS 领域中的关键
技术,研究了基于视频的车辆检测与跟踪系统中的相关问题。
本文在跟踪结果的基础上,讨论了基于车辆跟踪结果的交通事件
检测方法,分析并研究了车辆逆行和超速交通事件,提出相应的具体
检测方法并给出实验结果。
本文所进行的研究主要包括以下方面:
1. 在运动车辆的检测算法中,本文采用了自适应高斯混合模型进
行背景重构。通过对视频中的每个像素点建立模型,获得前景
掩膜。在对运动车辆提取的过程中,本文采用了基于区域的搜
索算法,该算法使得运动车辆提取的准确性和鲁棒性都有所提
高。
2. 在运动车辆的跟踪算法中,本文采用了基于区域的多特征匹配
跟踪算法。在运动车辆的跟踪中,根据运动车辆在相邻两帧中
移动距离不远和在图像中面积变化不太大的特点,采用运动车
辆的大小、形状、运动估计与质心位置在图像中进行匹配,从
而实现对运动车辆的跟踪。该方法处理参数少,数据量小,取
得了良好的实时性,能够及时跟踪到运动车辆在图像中的位
V
硕士学位论文
置。
3. 在运动车辆的跟踪结果的基础上,分析研究了车辆的行驶方
向、逆行和超速等交通事件,提出相应的具体检测方法并给出
实验结果。对于车辆速度的检测,分析讨论了实际应用中摄像
机标定的推导公式以及产生误差的原因。
本系统针对车辆视频检测与跟踪系统的一些问题,提出了一些解
决方法,通过实验证明,该方法可以运用于实时环境,背景提取与更
新算法具有可行性,检测与跟踪结果也比较理想。

关键词:车辆跟踪,车辆检测,视频监视,智能交通系统
VI
硕士学位论文
VIDEO BASED VEHICLE DETECTION AND
TRACKING ALGORITHMS RESEARCH



ABSTRACT

In order to solve various problems caused by the rapid growing of
surface traffic, the research of Intelligent Transportation es to
an issue of consequence. As an important part of ITS, vehicle detection
and tracking es a research focus all over the world. According to
the key techniques of ITS, some algorithms and techniques for vehicle
detection and tracking have been analyzed and improved.
Several methods based on vehicle tracking, which are used to detect
traffic incidents such as converse and over-speed, have been described in
detail in this thesis. Moreover, a vehicle tracking and traffic incidents
detection system has been designed for application. The main ideas of
this thesis can be described as follow:
1. During the algorithms of vehicle detection, the adaptive-k
Gaussian mixture model is used for background rebuilding.
Through the model building for each pixel, foreground mask
could be got rightly. In the process of vehicl