本發(fā)明屬于交通信息檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法。

背景技術(shù)：

目前我國(guó)公路以線圈檢測(cè)器為主，線圈是埋在地下的，無法采集，無法識(shí)別車牌，也無法準(zhǔn)確采集到轉(zhuǎn)彎流量信息。目前交通信息檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)的方法主要有隨機(jī)選擇法、主要路段選擇法、校核線選擇法和交通流量法等方法。但這些方法都是經(jīng)驗(yàn)方法，沒有經(jīng)過科學(xué)的論證推算，因?yàn)椴荚O(shè)點(diǎn)的不全，獲得的信息不全，無法準(zhǔn)確的對(duì)所有公路進(jìn)行全面分析和考慮權(quán)重，布設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)通常存在檢測(cè)數(shù)據(jù)重復(fù)或遺漏等問題。

綜上所述，目前交通信息檢測(cè)點(diǎn)設(shè)備種類單一、布設(shè)的方法存在無法準(zhǔn)確的對(duì)所有公路進(jìn)行全面分析和考慮權(quán)重，布設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)通常存在檢測(cè)數(shù)據(jù)重復(fù)或遺漏等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法，旨在解決目前交通信息檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)的方法存在無法準(zhǔn)確的對(duì)所有公路進(jìn)行全面分析和考慮權(quán)重，布設(shè)的檢測(cè)點(diǎn)通常存在檢測(cè)數(shù)據(jù)重復(fù)或遺漏的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法，所述利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法包括以下步驟：

步驟一，獲取公路網(wǎng)地圖及沿線用地包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口、GDP信息；

步驟二，確定公路節(jié)點(diǎn)和路段，將重要的交叉口，和城鎮(zhèn)出入口作為節(jié)點(diǎn)對(duì)路網(wǎng)路段進(jìn)行第一次總體劃分，結(jié)合路段管轄特別是行政區(qū)劃對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行第二次劃分，根據(jù)路段的長(zhǎng)度和觀測(cè)里程的要求，對(duì)部分過長(zhǎng)路段進(jìn)行最后分割路段長(zhǎng)度不超過15公里；

步驟三，計(jì)算節(jié)點(diǎn)重要度和路段權(quán)值；節(jié)點(diǎn)重要度指標(biāo)選取節(jié)點(diǎn)所在位置重要性(含鄉(xiāng)鎮(zhèn)等級(jí)、道路等級(jí)兩個(gè)方面)、節(jié)點(diǎn)所連接路段數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面分別進(jìn)行十級(jí)、五級(jí)打分，節(jié)點(diǎn)重要度值＝所在位置重要性分值*5+節(jié)點(diǎn)連接路段數(shù)量分值；路段權(quán)值c_ij＝道路行政等級(jí)分值+車道數(shù)分值+路段長(zhǎng)度分值；道路行政等級(jí)分值為10分值；車道數(shù)分值為5分值；路段長(zhǎng)度分值為5分值；

步驟四，建立公路路網(wǎng)建模，以重要點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，以路段為邊，并賦予各路段相應(yīng)的權(quán)值，建立賦權(quán)路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

步驟五，先對(duì)節(jié)點(diǎn)按照重要度分值排序，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)路段按照權(quán)值大小排序，先布設(shè)視頻檢測(cè)器，方法為按照節(jié)點(diǎn)重要度的高低的依次保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的路段中有一個(gè)視頻檢測(cè)器，然后按照節(jié)點(diǎn)重要度的大小及其連接路段權(quán)值的大小對(duì)其他路段布設(shè)線圈檢測(cè)器；

步驟六，每布設(shè)一個(gè)視頻或線圈檢測(cè)器計(jì)算一次檢測(cè)覆蓋率，直到所有設(shè)備均布設(shè)完畢或者覆蓋率達(dá)到預(yù)期覆蓋率為止，從而得到布設(shè)方案。同樣可以得到不同覆蓋率目標(biāo)下所需檢測(cè)設(shè)備數(shù)量，或者一定數(shù)量檢測(cè)設(shè)備下的覆蓋率，從而制定分期布設(shè)方案。

進(jìn)一步，所述公路網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建采用圖論的方法；圖論中的圖是點(diǎn)v和有向邊e的集合，點(diǎn)是邊聯(lián)系的對(duì)象，邊反映了點(diǎn)之間的關(guān)系；圖是描述一些對(duì)象及其之間關(guān)系的模型；

將圖記為G＝(V，E)，其中V代表點(diǎn)的集合，V＝{v_i}；E代表有向邊的集合，E＝{eij}；給定圖G＝(V，E)，對(duì)于G中的每一條邊有向e_ij，相應(yīng)權(quán)為c_ij，則G連同邊上的權(quán)稱為賦權(quán)圖；

以道路交叉點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，以有向路段為邊，并賦予各路段相應(yīng)的權(quán)值，建立賦權(quán)圖；

圖G＝(V,E)的關(guān)聯(lián)矩陣A＝(a_ij)是如下的m*n矩陣：

式中：c_ij——邊e_ij的權(quán)值，與道路等級(jí)、車道數(shù)、路段長(zhǎng)度和流量有關(guān)；v_iRe_ij——v_i與e_ij間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。

進(jìn)一步，具體節(jié)點(diǎn)所連接的哪個(gè)路段設(shè)置視頻檢測(cè)器，則按照路段權(quán)值大小進(jìn)行排序；其他的則布設(shè)為線圈檢測(cè)器。

進(jìn)一步，所述利用檢測(cè)設(shè)備在路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法的全覆蓋目標(biāo)模型為：

式中：X——檢測(cè)點(diǎn)數(shù)；

n——節(jié)點(diǎn)總數(shù)；

c_ij——有向路段e_ij上有設(shè)備時(shí)，該設(shè)備所覆蓋路段的權(quán)值或權(quán)值和；

當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)覆蓋的路段的權(quán)值達(dá)到了所有路段的權(quán)值和時(shí)，就達(dá)到100％覆蓋。

進(jìn)一步，所述利用檢測(cè)設(shè)備在路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法判別兩個(gè)基本有向路段交通流量之間的相似程度，用相關(guān)系數(shù)描述，其中在公式中，X代表路段X的交通量數(shù)組，Y代表路段Y的交通量數(shù)組；ρ(X,Y)代表路段X、Y交通流量之間的相關(guān)系數(shù)；而且路段X，Y的流量數(shù)據(jù)必須是同一時(shí)間階段的相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法的檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)設(shè)備包括：

感應(yīng)線圈檢測(cè)器，對(duì)通過線圈或存在于線圈上的車輛引起電磁感應(yīng)的變化進(jìn)行處理而達(dá)到檢測(cè)目的；獲得的交通參數(shù)包括：采集流量、占有率、車速；

視頻檢測(cè)器，用于交通狀況的拍攝和記錄，通過視頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別交通事件信息，獲取流量、占有率、車速、排隊(duì)長(zhǎng)度、車牌。

本發(fā)明提供的利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法，全面覆蓋，檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)路網(wǎng)的全面覆蓋，運(yùn)用的是科學(xué)的模型來篩選重要路段并計(jì)算覆蓋率，以切實(shí)提高檢測(cè)的空間覆蓋率和調(diào)查數(shù)據(jù)的代表性；合理布局，檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)注意與公路路網(wǎng)布局形態(tài)及技術(shù)特征相協(xié)調(diào)，以最少的檢測(cè)點(diǎn)獲取能夠反映公路網(wǎng)整體交通信息的數(shù)據(jù)，同時(shí)兼顧重要路段的交通狀況，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)點(diǎn)的合理布局；規(guī)模適度，檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模與效率的最優(yōu)平衡，最大限度的減少動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)采集體系的建設(shè)投入和后期運(yùn)行投入；比如，一個(gè)十字路口相連有8個(gè)路段，布設(shè)7套設(shè)備而非8套即可獲取所有流量信息，其中一套為視頻的，除了用來盡量流量監(jiān)控，還可以進(jìn)行車牌識(shí)別抓拍等功能

具體如圖3所示，對(duì)于節(jié)點(diǎn)2連接的8個(gè)路段，共4個(gè)進(jìn)口道4個(gè)出口道，可以其中一個(gè)方向路段如e12不布設(shè)檢測(cè)設(shè)備，將反方向路段e21布設(shè)視頻檢測(cè)設(shè)備。節(jié)點(diǎn)3所連接的路段也是同理。路網(wǎng)中的8個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的14個(gè)路段布設(shè)12套設(shè)備即可全覆蓋，而無需布設(shè)14套設(shè)備。定量分析與定性分析相結(jié)合，檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)采取定量分析與定性分析相結(jié)合的方法，保證布設(shè)方法與布設(shè)方案的科學(xué)合理性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的布設(shè)流程圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)設(shè)備布設(shè)的路段單元示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法采用可視和不可視兩種固定點(diǎn)采集設(shè)備綜合采集；不可視指公路普遍使用的線圈，采集流量、占有率、車速；可視指視頻監(jiān)測(cè)器，則可以流量、占有率、車速、排隊(duì)長(zhǎng)度、車牌等。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法包括以下步驟：

S101：對(duì)路網(wǎng)建模就是以道路交叉口、出入口等重要點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，以路段為邊，并賦予各路段相應(yīng)的權(quán)值，建立賦權(quán)路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

S102：對(duì)公路進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，將重要的交叉口，和城鎮(zhèn)出入口作為節(jié)點(diǎn)對(duì)路網(wǎng)路段進(jìn)行第一次總體劃分，然后結(jié)合路段管轄特別是行政區(qū)劃對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行第二次劃分，最后根據(jù)路段的長(zhǎng)度和觀測(cè)里程的要求，對(duì)部分過長(zhǎng)路段進(jìn)行最后分割路段長(zhǎng)度不超過15公里；

S103：指標(biāo)選取節(jié)點(diǎn)所在位置重要性、節(jié)點(diǎn)所連接路段數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面分別進(jìn)行十級(jí)、五級(jí)打分，節(jié)點(diǎn)重要度值＝所在位置重要性分值*5+節(jié)點(diǎn)連接路段數(shù)量分值；路段權(quán)值c_ij＝道路行政等級(jí)分值+車道數(shù)分值+路段長(zhǎng)度分值；道路行政等級(jí)分值為10分值；車道數(shù)分值為5分值；路段長(zhǎng)度分值為5分值；

S104：先對(duì)節(jié)點(diǎn)按照重要度排序，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)路段按照權(quán)值大小排序；按照節(jié)點(diǎn)重要度的高低的依次保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的路段中有一個(gè)視頻檢測(cè)器。

本發(fā)明實(shí)施例提供的利用檢測(cè)設(shè)備在區(qū)域公路網(wǎng)布設(shè)交通信息檢測(cè)點(diǎn)的方法包括以下步驟：

步驟一，獲取公路網(wǎng)地圖及沿線用地包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口、GDP信息；

步驟二，確定公路節(jié)點(diǎn)和路段，將重要的交叉口，和城鎮(zhèn)出入口作為節(jié)點(diǎn)對(duì)路網(wǎng)路段進(jìn)行第一次總體劃分，結(jié)合路段管轄特別是行政區(qū)劃對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行第二次劃分，根據(jù)路段的長(zhǎng)度和觀測(cè)里程的要求，對(duì)部分過長(zhǎng)路段進(jìn)行最后分割路段長(zhǎng)度不超過15公里；

步驟三，計(jì)算節(jié)點(diǎn)重要度和路段權(quán)值；節(jié)點(diǎn)重要度指標(biāo)選取節(jié)點(diǎn)所在位置重要性(含鄉(xiāng)鎮(zhèn)等級(jí)、道路等級(jí)兩個(gè)方面)、節(jié)點(diǎn)所連接路段數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面分別進(jìn)行十級(jí)、五級(jí)打分，節(jié)點(diǎn)重要度值＝所在位置重要性分值*5+節(jié)點(diǎn)連接路段數(shù)量分值；路段權(quán)值c_ij＝道路行政等級(jí)分值+車道數(shù)分值+路段長(zhǎng)度分值；道路行政等級(jí)分值為10分值；車道數(shù)分值為5分值；路段長(zhǎng)度分值為5分值；

步驟四，建立公路路網(wǎng)建模，以重要點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，以路段為邊，并賦予各路段相應(yīng)的權(quán)值，建立賦權(quán)路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；

步驟五，先對(duì)節(jié)點(diǎn)按照重要度分值排序，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)路段按照權(quán)值大小排序，先布設(shè)視頻檢測(cè)器，方法為按照節(jié)點(diǎn)重要度的高低的依次保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的路段中有一個(gè)視頻檢測(cè)器，然后按照節(jié)點(diǎn)重要度的大小及其連接路段權(quán)值的大小對(duì)其他路段布設(shè)線圈檢測(cè)器；

步驟六，每布設(shè)一個(gè)視頻或線圈檢測(cè)器計(jì)算一次檢測(cè)覆蓋率，直到所有設(shè)備均布設(shè)完畢或者覆蓋率達(dá)到預(yù)期覆蓋率為止，從而得到布設(shè)方案。同樣可以得到不同覆蓋率目標(biāo)下所需檢測(cè)設(shè)備數(shù)量，或者一定數(shù)量檢測(cè)設(shè)備下的覆蓋率，從而制定分期布設(shè)方案。

所述檢測(cè)設(shè)備包括：

感應(yīng)線圈檢測(cè)器，對(duì)通過線圈或存在于線圈上的車輛引起電磁感應(yīng)的變化進(jìn)行處理而達(dá)到檢測(cè)目的；獲得的交通參數(shù)包括：采集流量、占有率、車速；

視頻檢測(cè)器，用于交通狀況的拍攝和記錄，通過視頻識(shí)別技術(shù)識(shí)別交通事件信息，獲取流量、占有率、車速、排隊(duì)長(zhǎng)度、車牌。

固定式檢測(cè)器常見的有以下幾種，其可獲取的參數(shù)和優(yōu)缺點(diǎn)如下：

表1固定檢測(cè)器技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

對(duì)于公路而言，最廣泛使用也最便宜的是環(huán)形檢測(cè)線圈。而可視獲取信息最多的則是視頻檢測(cè)器。所以這里采用這兩種設(shè)備結(jié)合采集多樣化數(shù)據(jù)，為交通管理提供數(shù)據(jù)支撐。

下面具體介紹這兩種設(shè)備的工作原理。

(1)環(huán)形線圈檢測(cè)器

環(huán)形線圈檢測(cè)器是最常用的車輛檢測(cè)器，一般有三部分組成：作為傳感器的環(huán)形線圈、檢測(cè)單元及饋線。安裝時(shí)需切開路面放入3圈左右導(dǎo)線，線圈尺寸一般采用2m*2m，然后由導(dǎo)管引出饋線，通過接線箱接到檢測(cè)單元。

工作原理是：檢測(cè)單元通環(huán)形線圈與饋線線路構(gòu)成一個(gè)電感電容調(diào)諧電路，電流通過環(huán)形線圈時(shí)，在其附件形成一個(gè)電磁場(chǎng)。當(dāng)車輛進(jìn)入這個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，車身金屬中感應(yīng)出渦流電流從而使磁場(chǎng)改變，即車輛通過或停在線圈上會(huì)改變線圈的電感量，激發(fā)電路產(chǎn)生一個(gè)輸出，從而檢測(cè)到通過或停在線圈上的車輛。所以該類檢測(cè)器既可以檢測(cè)交通量，又可檢測(cè)占有率及大致的車速等多種交通參數(shù)。如果兩組線圈縱向平行布設(shè)即雙線圈布設(shè)，則還可以精確計(jì)算平均車速、車長(zhǎng)。

當(dāng)車輛前沿進(jìn)入環(huán)形線圈的一邊時(shí)，檢測(cè)器被觸發(fā)產(chǎn)生信號(hào)輸出，而當(dāng)車輛尾部駛離環(huán)形線圈另一邊時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度低于觸發(fā)閾值，輸出電平為零。車輛通過檢測(cè)器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)過平滑濾波處理后，形成方波信號(hào)輸出。一個(gè)方波信號(hào)即可以表示一輛車的通過；方波信號(hào)的寬度ti即是車輛占用檢測(cè)器的時(shí)間。

(a)交通量q＝N/T

其中，q為單位時(shí)間交通量；T為采樣時(shí)間間隔；N為采樣間隔T內(nèi)通過環(huán)形線圈的車輛數(shù)，即一個(gè)環(huán)形線圈的脈沖數(shù)。

(b)時(shí)間占有率：

其中，ti為采用間隔第i輛車占用檢測(cè)器的時(shí)間；T為采樣時(shí)間間隔；N為采樣間隔T內(nèi)通過環(huán)形線圈的車輛數(shù)。

(c)第i輛車的地點(diǎn)速度：vi＝(L1+Li)/ti

其中，L1為環(huán)形線圈長(zhǎng)度；li為第i輛車的車身長(zhǎng)度。

但由于第i輛車的車身長(zhǎng)度未知，往往采用平均車身長(zhǎng)度來計(jì)算，所以，速度的計(jì)算并不準(zhǔn)確。

線圈檢測(cè)技術(shù)成熟、易于掌握、計(jì)數(shù)非常精確、性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)是交通流數(shù)據(jù)較單一、安裝過程對(duì)可靠性和壽命影響很大、修理或安裝需中斷交通、影響路面壽命、易被重型車輛、路面修理等損壞。另外高緯度開凍期和低緯度夏季路面以及路面質(zhì)量不好的地方對(duì)線圈的維護(hù)工作量比較大的。但也有改進(jìn)的線圈檢測(cè)器，在線圈外特質(zhì)了塑料導(dǎo)管，減少受環(huán)境、路面破損、外界重要的影響。

(2)視頻檢測(cè)設(shè)備

視頻檢測(cè)設(shè)備是由電視視頻攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)模仿人眼識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的一種新型檢測(cè)技術(shù)。攝像機(jī)對(duì)車道車輛進(jìn)行拍攝，用硬件將拍攝到的圖像進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)，用圖像處理的方式對(duì)圖像初步處理，提取必要的車輛特征信息。根據(jù)特征信息進(jìn)行車流量、車速、車型分類、占有率、排隊(duì)等交通信息統(tǒng)計(jì)；對(duì)于異常交通流信息如擁堵、事故等也能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這是其它檢測(cè)技術(shù)做不到的。隨著視頻檢測(cè)技術(shù)的飛速發(fā)展，采用此技術(shù)檢測(cè)的精度和可靠性經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用得到了國(guó)內(nèi)外專家和廣大用戶的高度認(rèn)可。

其工作原理是通過視頻攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)模擬人眼視覺技術(shù),通過分析攝像機(jī)拍攝的交通圖像，在視頻范圍內(nèi)劃定虛擬線圈，運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域?qū)е卤尘盎叶劝l(fā)生變化，從而感知運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的存在，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛、行人等交通目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)、定位、識(shí)別和跟蹤，并對(duì)檢測(cè)、跟蹤和識(shí)別的交通運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的交通行為進(jìn)行分析和判斷，從而既完成各種交通數(shù)據(jù)信息的采集。

常用的三種視頻檢測(cè)算法有著它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)：

(1)背景差分法：攝像機(jī)固定，算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，在背景已知的情況下，能夠提供最完全的特征數(shù)據(jù)，并能完整地檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。由于背景建模對(duì)光照、天氣變化以及突發(fā)事件等外部動(dòng)態(tài)場(chǎng)景變化極其敏感，所以當(dāng)背景更新不能很好的適應(yīng)變化場(chǎng)景時(shí)，無疑將影響到目標(biāo)的檢測(cè)。

(2)相鄰幀差分法：采用固定攝像機(jī)，對(duì)動(dòng)態(tài)變化環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)有較強(qiáng)的自適應(yīng)性。在實(shí)時(shí)性方面顯示出優(yōu)越性，由于連續(xù)兩幀時(shí)間間隔短，受光線變化、攝像頭抖動(dòng)的影響很小。但總體來說該方法不能完全提取所有相關(guān)的特征像素點(diǎn)，得到的背景并不是純背景圖像，故檢測(cè)結(jié)果不十分精確，在運(yùn)動(dòng)實(shí)體內(nèi)部易產(chǎn)生空洞現(xiàn)象，不利于進(jìn)一步的目標(biāo)分析與識(shí)別。

(3)光流場(chǎng)法：該方法的優(yōu)點(diǎn)是在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)存在的前提下也能檢測(cè)出獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。然而，大多數(shù)的光流計(jì)算方法相當(dāng)復(fù)雜，運(yùn)算量很大，且抗噪性能差，除非有特殊的硬件支持，否則很難實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)。

該檢測(cè)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是無需破壞路面，安裝和維護(hù)比較方便，可為事故管理提供可視圖像、可提供大量交通管理信息、單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可檢測(cè)多車道。它的缺點(diǎn)是精度不高，容易受環(huán)境、天氣、照度、干擾物等影響，對(duì)高速移動(dòng)車輛的檢測(cè)和捕獲有一定困難。因?yàn)?，拍攝高速移動(dòng)車輛需要有足夠快的快門(至少是1/3000S)、足夠數(shù)目的像素以及好的圖像檢測(cè)算法的支持，視頻檢測(cè)由于需要進(jìn)行計(jì)算往往無法捕獲到高速運(yùn)動(dòng)物體。通常建議采用背景差分法。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。

實(shí)施例1：

本發(fā)明實(shí)施例提供的公路交通檢測(cè)點(diǎn)的總體布設(shè)原則為：

(1)應(yīng)以檢測(cè)主干線為主、兼顧路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及形態(tài)，合理分布設(shè)備。

(2)遠(yuǎn)近期結(jié)合，一次規(guī)劃，分期實(shí)施。一次規(guī)劃是指從遠(yuǎn)期考慮系統(tǒng)，作好預(yù)埋、預(yù)留，注意系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。分期實(shí)施是指近期主要在流量大、當(dāng)量面積大、重要度大、有代表性的路段上安裝設(shè)備，運(yùn)行一段時(shí)間后，再逐步擴(kuò)展。

(3)有利于路網(wǎng)總體交通狀況的控制。

(4)有利于估計(jì)其它道路的交通狀況。即選擇一些有代表性的路段，并建立同一條道路上相鄰路段間的關(guān)系，通過有設(shè)備路段獲取的交通信息估計(jì)無設(shè)備路段的交通信息。

(5)有利于充分發(fā)揮設(shè)備的作用。將有限套設(shè)備合理地分布到路網(wǎng)當(dāng)中，讓它們獲取到盡可能多的交通信息，即覆蓋率最大，或讓設(shè)備分布到最有代表性的路段上，對(duì)即將布設(shè)設(shè)備的路段，要實(shí)地考察并進(jìn)行論證，排除不必要的路段和不合理的路段，避免采集的信息重復(fù)，造成資源的浪費(fèi)，充分發(fā)揮設(shè)備的作用。

(6)檢測(cè)器的設(shè)置位置

設(shè)置在路段的重要位置如橋隧等、交叉口進(jìn)口道上游、重要出入口附近。

此外，具體在需要檢測(cè)點(diǎn)覆蓋的路段布設(shè)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的布設(shè)由于受道路條件影響較大，例如供電、行政歸屬等問題，所以具體在位置的確定時(shí)要需要綜合實(shí)際考慮，如檢測(cè)點(diǎn)的布設(shè)位置應(yīng)距離互通立交交織區(qū)300-500米以上、城區(qū)出入口處、事故多發(fā)路段和節(jié)點(diǎn)宜設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)等。

在公路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上求解檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)目標(biāo)模型即可得到檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)方案。

(1)建模

公路網(wǎng)模型的構(gòu)建是進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析的基礎(chǔ)，對(duì)路網(wǎng)建模就是以道路交叉口、出入口等重要點(diǎn)為節(jié)點(diǎn)，以路段為邊，并賦予各路段相應(yīng)的權(quán)值，建立賦權(quán)路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

公路網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建可以采用圖論的方法。圖論中的圖是點(diǎn)v和邊e的集合，點(diǎn)是邊聯(lián)系的對(duì)象，邊反映了點(diǎn)之間的關(guān)系。圖是描述一些對(duì)象及其之間關(guān)系的模型。

通常將圖記為G＝(V，E)，其中V代表點(diǎn)的集合，V＝{v_i}；E代表有向邊的集合，E＝{eij}。在實(shí)際問題中，有時(shí)不僅要表示兩個(gè)對(duì)象之間的有無關(guān)系，還要分析關(guān)系的數(shù)量，這種與邊有關(guān)的數(shù)量指標(biāo)，根據(jù)實(shí)際問題的需要，可以賦予不同的含義，比如距離、時(shí)間、費(fèi)用等，稱之為權(quán)值。給定圖G＝(V，E)，對(duì)于G中的每一條邊e_ij，相應(yīng)權(quán)為c_ij，則G連同邊上的權(quán)稱為賦權(quán)圖。

對(duì)路網(wǎng)建模就是以道路交叉點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，以路段為邊，并賦予各路段相應(yīng)的權(quán)值，建立賦權(quán)圖。

圖G＝(V,E)的關(guān)聯(lián)矩陣A＝(a_ij)是如下的m*n矩陣：

式中：c_ij——邊e_ij的權(quán)值，與道路等級(jí)、車道數(shù)、路段長(zhǎng)度和流量有關(guān)；

v_iRe_ij——v_i與e_ij間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。

(2)節(jié)點(diǎn)和路段的確定

布設(shè)方法中，節(jié)點(diǎn)的確定和路段劃分方法會(huì)直接影響布設(shè)方法的有效性和布設(shè)結(jié)果，只有進(jìn)行合理的路段相關(guān)性分析才能避免檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置的遺漏或重復(fù)，發(fā)揮檢測(cè)設(shè)備的最大效益。

在各種經(jīng)驗(yàn)布設(shè)方法中，路段劃分主要是采用現(xiàn)成的路段管轄分割，而在城市道路的布設(shè)方法中，路段劃分主要是以交叉口為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路段劃分，這兩種方法都沒有考慮到公路路段長(zhǎng)度的差異導(dǎo)致觀測(cè)里程及準(zhǔn)確性的差距。

綜合考慮以上因素，對(duì)公路進(jìn)行檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，將重要的交叉口，和城鎮(zhèn)出入口作為節(jié)點(diǎn)對(duì)路網(wǎng)路段進(jìn)行第一次總體劃分，然后結(jié)合路段管轄特別是行政區(qū)劃對(duì)相關(guān)路段進(jìn)行第二次劃分，最后根據(jù)路段的長(zhǎng)度和觀測(cè)里程的要求，對(duì)部分過長(zhǎng)路段進(jìn)行最后分割路段長(zhǎng)度不超過15公里。這樣的劃分方法便于布設(shè)時(shí)的建模求解，又能保證實(shí)施的有效性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(3)權(quán)值的計(jì)算

節(jié)點(diǎn)V_i的節(jié)點(diǎn)重要度D_i主要體現(xiàn)為交叉口或出入口相鄰的城鎮(zhèn)的等級(jí)等重要性。指標(biāo)選取節(jié)點(diǎn)所在位置重要性、節(jié)點(diǎn)所連接路段數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行十級(jí)與五級(jí)打分。

路段的重要度c_ij主要體現(xiàn)道路的地位功能和作用，包括道路的行政等級(jí)、車道數(shù)、交通量的大小、路段長(zhǎng)度等因素。根據(jù)打分表對(duì)各因素進(jìn)行10分或5分制的五級(jí)打分。

路段權(quán)值c_ij＝道路行政等級(jí)分值+車道數(shù)分值+路段長(zhǎng)度分值。

(4)算法

先對(duì)節(jié)點(diǎn)按照重要度排序，然后對(duì)節(jié)點(diǎn)相關(guān)路段按照權(quán)值大小排序。

按照節(jié)點(diǎn)重要度的高低的依次保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的路段中有一個(gè)視頻檢測(cè)器。具體節(jié)點(diǎn)所連接的哪個(gè)路段設(shè)置視頻檢測(cè)器，則按照路段權(quán)值大小進(jìn)行排序，權(quán)值大的設(shè)為視頻檢測(cè)器，其他的則布設(shè)為線圈檢測(cè)器。

(5)模型

全覆蓋目標(biāo)模型

公路檢測(cè)點(diǎn)的布設(shè)目標(biāo)有兩種：以固定檢測(cè)設(shè)備數(shù)達(dá)到最大覆蓋率、覆蓋整個(gè)路網(wǎng)時(shí)需要的最小設(shè)備數(shù)。在對(duì)總體全覆蓋進(jìn)行布設(shè)的目標(biāo)為得到覆蓋整個(gè)路網(wǎng)需要的最小設(shè)備數(shù)，即目標(biāo)模型為：

式中：X——檢測(cè)點(diǎn)數(shù)；

n——節(jié)點(diǎn)總數(shù)；

c_ij——有向路段e_ij上有設(shè)備時(shí)，該設(shè)備所覆蓋路段的權(quán)值或權(quán)值和。

當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)覆蓋的路段的權(quán)值達(dá)到了所有路段的權(quán)值和時(shí)，就達(dá)到了100％覆蓋。此時(shí)，再增加設(shè)備，覆蓋量就會(huì)恒定不變，據(jù)此可以得到100％覆蓋時(shí)需要最小設(shè)備數(shù)的布置方案。

考慮到前面所建的最小目標(biāo)模型的約束條件和計(jì)算過程較為復(fù)雜，所以采用它的對(duì)偶模型來建模求解，目標(biāo)模型為：

式中：Z——覆蓋量，檢測(cè)點(diǎn)可控制的區(qū)域，即檢測(cè)點(diǎn)可控制路段的權(quán)值和；

n——路段總數(shù)；

c_ij——有向路段e_ij上有設(shè)備時(shí)，該設(shè)備所覆蓋路段的權(quán)值或權(quán)值和。

這一模型意為0-1整數(shù)規(guī)劃模型，對(duì)路網(wǎng)模型的關(guān)聯(lián)矩陣進(jìn)行操作即可求解。從權(quán)重最大的路段開始布設(shè)，每布置完一套設(shè)備，求一個(gè)覆蓋總量，當(dāng)覆蓋總量等于網(wǎng)內(nèi)所有路段的權(quán)值和時(shí)，就達(dá)到了100％覆蓋。其中具體權(quán)重的考慮結(jié)合道路的地位功能先考慮道路的行政等級(jí)，在等級(jí)相同的情況下再考慮路段的長(zhǎng)度和車道數(shù)，并不采用綜合評(píng)價(jià)計(jì)算法。同時(shí)，在布設(shè)時(shí)考慮檢測(cè)點(diǎn)布設(shè)的間距不超過15公里。

(6)覆蓋率說明

如圖3所示，對(duì)于節(jié)點(diǎn)2連接的8個(gè)路段，共4個(gè)進(jìn)口道4個(gè)出口道，可以其中一個(gè)方向路段如e12不布設(shè)檢測(cè)設(shè)備，將反方向路段e21布設(shè)視頻檢測(cè)設(shè)備。節(jié)點(diǎn)3所連接的路段也是同理。

路網(wǎng)中的14個(gè)路段布設(shè)12套設(shè)備即可全覆蓋，而無需布設(shè)14套設(shè)備。

(7)流量相關(guān)分析

盡管每個(gè)路段的交通量由于車輛在各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的分流而有所不同,但是某些臨近路段間的流量肯定有所關(guān)聯(lián)。而且由于居民出行規(guī)律具有一定的雷同性，所以公路網(wǎng)路段上交通流量變化具有相似的特點(diǎn)。所以某些基本路段之間存在著交通參數(shù)的相似性關(guān)系，需要依據(jù)交通流量分析確定需要布點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)哪些路段之間存在著相似性、存在多大程度的相似性。

判別兩個(gè)基本有向路段交通流量之間的相似程度，用相關(guān)系數(shù)描述,其中在公式中，X代表路段X的交通量數(shù)組，Y代表路段Y的交通量數(shù)組。ρ(X,Y)代表路段X、Y交通流量之間的相關(guān)系數(shù)。而且路段X，Y的流量數(shù)據(jù)必須是同一時(shí)間階段的相對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。

相關(guān)系數(shù)的計(jì)算必須要有足夠多的樣本支持，如果樣本太少，則計(jì)算出的相關(guān)系數(shù)不具有代表性。而且兩組樣本之間具有相關(guān)關(guān)系并不說明它們具有因果關(guān)系,所以在確定兩個(gè)路段的相關(guān)系數(shù)時(shí)一定要謹(jǐn)慎，需要用多組不同歷史時(shí)期的流量數(shù)據(jù)對(duì)這種相關(guān)系數(shù)的穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。

(8)分期布設(shè)原則

為了在現(xiàn)有設(shè)備數(shù)量以及經(jīng)濟(jì)因素限制條件下，最大效益的充分利用檢測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)較全面地獲取青島市公路網(wǎng)交通信息，需要分期實(shí)施自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備的布設(shè)。影響分期方案制定的要素是多方面的，體現(xiàn)在目標(biāo)模型、流量相關(guān)性和綜合布點(diǎn)參數(shù)等。

充分考慮分期布設(shè)方案制定的影響因素，在分析路段流量相似性的基礎(chǔ)上，依據(jù)路段的權(quán)值即重要度參數(shù)(含道路等級(jí)、車道數(shù)、交通量、節(jié)點(diǎn)度等)、均勻性指標(biāo)(如平均每條公路觀測(cè)點(diǎn)數(shù)、百公里路程觀測(cè)點(diǎn)數(shù)等)以及數(shù)據(jù)可靠性因素(如路段長(zhǎng)度、流量波動(dòng)系數(shù)等)來制定分期實(shí)施方案，在保證效益的條件下盡可能準(zhǔn)確最大范圍的采集路段動(dòng)態(tài)信息。檢測(cè)點(diǎn)路段的選取依據(jù)的主要原則有以下幾點(diǎn)：

(1)效益最大。盡量排除不必要的路段和不合理的路段，避免采集的信息重復(fù)，造成資源的浪費(fèi)，利用相鄰路段間的關(guān)系，充分發(fā)揮設(shè)備的作用。

(2)重點(diǎn)布設(shè)。選擇重要路段和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，獲取關(guān)鍵路段節(jié)點(diǎn)的交通狀況信息，以解決公路交通運(yùn)行的關(guān)鍵矛盾。

(3)均勻分布。盡量使選取的路段均勻分布于各縣市，避免檢測(cè)器布設(shè)過于集中。

(4)數(shù)據(jù)可靠。調(diào)查點(diǎn)應(yīng)設(shè)在交通流比較穩(wěn)定、流量和特性可代表某個(gè)路段區(qū)間交通流量和特性的地點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。