視頻檢測器在流量采集中的應用及可靠性分析

徐奧林　姜敏　周潔瑜

(1.安徽省智能交通工程研究中心,安徽合肥　230031;

2.寧波市公安局鎮(zhèn)海分局交通警察大隊,浙江寧波　315000;3.城市交通管理集成與優(yōu)化技術(shù)公安部重點實驗室,安徽合肥　230031)

視頻檢測器在流量采集中的應用及可靠性分析

徐奧林1姜敏2周潔瑜3

(1.安徽省智能交通工程研究中心,安徽合肥230031;

2.寧波市公安局鎮(zhèn)海分局交通警察大隊,浙江寧波315000;3.城市交通管理集成與優(yōu)化技術(shù)公安部重點實驗室,安徽合肥230031)

交通流量采集是進行交通規(guī)劃、交通管理與控制的前提,在實際交通調(diào)查中被廣泛使用的人工統(tǒng)計調(diào)查法精確度比較高,但是要耗費大量的人力物力,只能進行短時間調(diào)查,而視頻檢測器可以很好的避免這些缺點,但是視頻檢測器采集流量的精確度是影響其應用的關(guān)鍵。本文選擇合肥市高新區(qū)路口同時進行檢測器和人工流量統(tǒng)計調(diào)查,對比兩者流量統(tǒng)計的誤差,分析檢測器出現(xiàn)誤差的原因,通過多次實踐改進設備安裝和調(diào)試技術(shù),大大提升了視頻檢測器可靠性。

流量采集人工統(tǒng)計視頻檢測器精確度可靠性

交通調(diào)查是指采用一種客觀的手段，測定道路交通流以及與其相關(guān)現(xiàn)象的數(shù)據(jù)，從而掌握交通流規(guī)律。城市交叉口交通流量可以反映交通設計和交通控制的合理性，對城市道路交通規(guī)劃、交叉口的信控方案設計等具有重要意義[1]。實地調(diào)查是獲取這些指標的主要手段，目前交通量調(diào)查主要有人工統(tǒng)計法、錄像法，若要對多個交叉口在同一時間獲取流量需要耗費較大的人力物力財力，而獲取這些指標又會因為調(diào)查時間不同步使調(diào)查數(shù)據(jù)缺乏可靠性。使用視頻檢測器進行交通調(diào)查簡單易行，而數(shù)據(jù)的可靠性是影響其應用的關(guān)鍵點，本文研究分析如何提高視頻車輛檢測器的可靠性，對其應用和推廣具有重要意義和參考價值。

1　調(diào)查原理

1.1交通量調(diào)查原理

交通量是單位時間內(nèi)通過道路某一斷面的車輛數(shù)。在交通調(diào)查中，以交叉口各進口停車線作為觀測斷面，以一定周期為記時間隔，可分車型分流向調(diào)查[2]。城市信號交叉口一般以小汽車為主，其他多為公共汽車和大客車，車型比較單一，一般分大、小兩種車型即可，流向分左、直、右、直左、直右、左右?guī)追N。

1.2人工計數(shù)調(diào)查法

圖1　調(diào)查內(nèi)容示意圖

圖2　人工與設備流量統(tǒng)計對比圖

人工計數(shù)法是我國應用比較廣泛的一種原始性調(diào)查法，調(diào)查人員在調(diào)查路段或交叉口引道處進行交通量觀測和記錄，人工計數(shù)法可以調(diào)查得到分車型分轉(zhuǎn)向的流量數(shù)據(jù)、非機動車和行人交通量等。人工計數(shù)法的優(yōu)點是適用廣泛，機動靈活，易于掌握，精度較高，資料整理方便[3]。從理論上看，人工計數(shù)法無論在車型的分辨或是在計數(shù)方面都應該比設備檢測準確和機動靈活，缺點是需要投入大量的人力，勞動強度大，天氣不好時在室外工作比較辛苦，只適合做短期的交通量調(diào)查。

1.3視頻檢測器原理

視頻檢測器是一款將攝像機及視頻檢測器集成于一體的交通視頻檢測器產(chǎn)品，它具有車輛存在檢測及交通數(shù)據(jù)采集功能。視頻檢測器為路面上安裝，不對道路造成破壞。整個系統(tǒng)包含一套安裝支架、一只攝像機、一組視頻檢測模塊(含檢測軟件及接口單元)，通過軟件界面，可按照車道設置多個交通數(shù)據(jù)檢測區(qū)域，嵌入式視頻檢測軟件檢測各個區(qū)域通過的車輛。檢測系統(tǒng)具有連續(xù)檢測車輛存在、交通數(shù)據(jù)及監(jiān)控交通流功能。通過接口單元，檢測系統(tǒng)可產(chǎn)生多種輸出給本地交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或者生成交通數(shù)據(jù)[4]。

圖3　車道檢測區(qū)設置示意圖

圖4　人工與設備流量統(tǒng)計對比圖

表1　人工與設備流量統(tǒng)計誤差表

表2　人工與設備流量統(tǒng)計誤差表

2　調(diào)查內(nèi)容和方法

在黃山路-香樟大道西進口安裝視頻車輛檢測器，監(jiān)測進口處一天的機動車流量，檢測器設置為統(tǒng)計每分鐘分車型分轉(zhuǎn)向的機動車流量;利用人工計數(shù)調(diào)查法統(tǒng)計其上游路段進入的機動車流量，人工統(tǒng)計每五分鐘分車型分轉(zhuǎn)向機動車流量，具體的人工統(tǒng)計內(nèi)容為黃山路-玉蘭大道北進口左轉(zhuǎn)車輛和南進口右轉(zhuǎn)車輛。兩個路口之間的路段上沒有任何出口，理論上黃山路-香樟大道西進口流量與黃山路-玉蘭大道東出口流量相等，調(diào)查內(nèi)容如圖1左圖。

選擇黃山路-科學大道和黃山路-天智路路口進行技術(shù)改進后的設備可靠性比對，調(diào)查內(nèi)容為設備檢測黃山路-香樟大道西進口機動車流量，人工統(tǒng)計黃山路-天智路東進口直行、北進口右轉(zhuǎn)和南進口左轉(zhuǎn)車輛，調(diào)查內(nèi)容如圖1右圖。

3　實例分析

3.1可靠性分析

通過對人工和設備統(tǒng)計數(shù)據(jù)的處理，得到每五分鐘內(nèi)人工和設備統(tǒng)計流量的數(shù)據(jù)對比，如圖2所示，表1為每個小時內(nèi)人工和設備流量統(tǒng)計的可靠性分析。

從表1中可以看出，每個小時的流量誤差較總計流量誤差偏大，每五分鐘對比圖2中可以明顯看出設備統(tǒng)計數(shù)據(jù)與人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)相差比較大，特別是一些時間點的誤差達20%以上，這個誤差統(tǒng)計范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)會對其應用產(chǎn)生大的影響，說明設備檢測的可靠性有待于提升。

3.2統(tǒng)計誤差的原因分析

在調(diào)查過程中，視頻檢測器產(chǎn)生較大誤差的原因很大一部分來自于設備安裝和設置調(diào)試過程。設備統(tǒng)計量多于人工統(tǒng)計量可能的原因是設置的車道檢測區(qū)域小了，進入檢測區(qū)的大車如一輛公交車被同時測得兩次;兩個檢測區(qū)設置的距離太近，處在兩個檢測區(qū)中間的車輛被測兩次。

設備統(tǒng)計量少于人工統(tǒng)計量的原因可能是兩條車道間的的檢測區(qū)域間隔太大處在這個間隔中的車輛未被測量;兩輛車前后離得太近，被檢測區(qū)識別為一輛車，或是小車被大車擋住了而未被識別。

3.3設備使用過程中技術(shù)改進

在設備使用的過程中，針對產(chǎn)生誤差的一系列原因，根據(jù)多次設備安裝和調(diào)整經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)合理的安裝和調(diào)試過程可以在很大程度上提高設備統(tǒng)計的精確度，經(jīng)過總結(jié)以下幾點安裝和調(diào)試技術(shù)改進可以提升設備流量統(tǒng)計的可靠性。

3.3.1設備安裝過程的改進

(1)檢測器安裝在道路進口的正中央位置，保證視頻檢測器里的畫面左右對稱。

(2)攝像頭安裝高度應為6.5米左右，攝像頭支撐桿垂直于地面，且攝像頭與地面呈俯視45度角，便于固定攝像頭焦距。

3.3.2調(diào)試設置的改進

(1)Calibration(校準)控件下的子目錄Focal type(鏡頭焦距類型)應該調(diào)整為Fixed(固定的)且Focal distance(焦距)為2.1mm; Calibration(校準)控件下的子目錄Camera heigh t(安裝高度)調(diào)整為實際高度。

(2)在調(diào)整車道待檢測區(qū)域時其長度要大于車輛實際長度，但檢測區(qū)域太長又會使測量的速度產(chǎn)生誤差，進而影響車身長度(車型)的判斷，經(jīng)過多次實踐總結(jié)，調(diào)整的合適長度為12-18米;車道檢測區(qū)寬度調(diào)整為車道實際寬度的4/5更為合適，并且將設置的待檢測區(qū)域放置在車道中間位置。車道檢測區(qū)的設置如圖3所示。

3.4改進后的設備檢測可靠性分析

對安裝和設置調(diào)試進行改進以后進一步驗證設備檢測器的精確度，選擇黃山路-科學大道和黃山路-天智路路口進行設備和人工流量統(tǒng)計，再一次對比統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析檢測其設備檢測的可靠性。通過數(shù)據(jù)處理，得到每五分鐘內(nèi)人工和設備統(tǒng)計流量的數(shù)據(jù)對比，如圖4和表2所示。

從對比圖4中可以看出，設備統(tǒng)計數(shù)據(jù)與人工統(tǒng)計數(shù)據(jù)相差不大，兩條線的變化趨勢基本一致，沒有人工和設備流量落差大的時間點，說明設備檢測的整體可靠性得到大大提升。每個時間段具體的數(shù)據(jù)對比誤差如表2所示。從表2中可以看出，視頻檢測器設備的誤差范圍都在3%以內(nèi)，五個小時內(nèi)的總計流量誤差在99%，精確度非常高，設備檢測的可靠性得到大大提升。

4　結(jié)語

交通流量是進行交通規(guī)劃、交通管理與控制的基礎，是評價交叉口的運行效率和改善效果的重要指標，利用設備檢測器進行流量采集省時省力，簡單易行，提升設備檢測的可靠性更有利于應用。本文對設備檢測的流量可靠性進行了分析，并找到了影響可靠性的原因，針對這些原因，經(jīng)過多次實踐總結(jié)在設備安裝和設置調(diào)試過程中的技巧，具有較強的實用性和可操作性，改進后的設備檢測可靠性大大提升，對視頻檢測器的應用和推廣具有重要意義。

[1]王建軍,嚴寶杰.交通調(diào)查與分析[M].北京:人民交通出版社,2010.

[2]李海峰,王煒,李文權(quán).城市交通管理規(guī)劃交通調(diào)查組織研究--以南通市為例[J].交通標準化,2004(7):58-61.

[3]任福田,劉小明,榮建等.交通工程學.北京.人民出版社,2003.

[4]劉東,ITS中的車輛檢測技術(shù),公安大學學報(自然科學版),2006 NO. 4:36-39.