發(fā)布時間：2020-06-26 21:45

【摘要】：目前,我國高速路網(wǎng)日趨形成,其重點已由傳統(tǒng)通信、收費、監(jiān)控三大系統(tǒng)的基礎(chǔ)構(gòu)建轉(zhuǎn)向信息智能化建設(shè)。隨著綜合智能交通系統(tǒng)ITS的發(fā)展,反映路網(wǎng)信息的應用系統(tǒng)不斷問世。視頻資源因其直觀、有效、信息豐富等特點,受到了密切關(guān)注。然而,路網(wǎng)視頻資源管理和調(diào)用尚有不少亟待解決的問題:先后構(gòu)建的應用系統(tǒng)異構(gòu),互不兼容,信息交互與共享困難;應用系統(tǒng)"各自為政",分別自底層獲取視頻資源加工處理,圖像解析數(shù)據(jù)量大,重復復雜的計算,既耗費帶寬,又效率低下;交通專網(wǎng)日趨復雜,網(wǎng)絡傳輸擁塞波動,加之高清攝像、移動視頻采集,以及外場氣象條件的變化無常,視頻質(zhì)量參差不齊,單靠人工觀看的主觀感覺,無法有效地給出資源性能狀態(tài)的實時統(tǒng)計;路網(wǎng)中各斷面的視頻源具有關(guān)聯(lián)性,如能見度、交通流態(tài)勢等呈現(xiàn)動態(tài)的區(qū)域分布等,若不能了解區(qū)域分布及產(chǎn)生原因,很難作出路網(wǎng)的信息發(fā)布、調(diào)控應對措施。因此,有必要從兩個方面專題研究:高速路網(wǎng)視頻信息支撐系統(tǒng)、所涉及視頻信息處理系列算法。論文分析了國內(nèi)外交通視頻信息系統(tǒng)的概況,闡述了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的信息匯聚立體網(wǎng)絡架構(gòu)LDM~3的分層模型及數(shù)據(jù)流程,并基于此構(gòu)建高速路網(wǎng)視頻信息支撐系統(tǒng)。該系統(tǒng):改進傳統(tǒng)TCP/IP架構(gòu),新增信息匯聚層,且與應用層并列為頂層,便于以居該層的視頻信息支撐系統(tǒng)為媒介,進行信息交互,同時又便于兼容現(xiàn)有系統(tǒng);摒棄應用系統(tǒng)自底層取圖像數(shù)據(jù)進行一系列處理的過程,而改由視頻支撐系統(tǒng)匯聚圖像源數(shù)據(jù)、經(jīng)細化加工為各應用系統(tǒng)所需的信息后,主動或自動專題推送;將視頻處理像素層面的初加工(共性)和信息層面的精加工(個性)分離,統(tǒng)一進行運算復雜、耗時的初加工預處理,減少了云終端計算,提高了應用系統(tǒng)的運行效率;實現(xiàn)了對視頻資源有效的智能化管理,可實時了解系統(tǒng)中視頻質(zhì)量的統(tǒng)計情況,及時采取相應處理措施,確保系統(tǒng)正常、高效運行。此外,論文對對路網(wǎng)視頻信息支撐系統(tǒng)涉及的視頻處理系列算法展開研究:圖像質(zhì)量的客觀評價方面,提出了人眼視覺模型HVS與四元數(shù)理論相結(jié)合的彩色圖像質(zhì)量評價優(yōu)化算法。仿真實驗表明:所提算法獲得了與主觀評價更加一致的結(jié)果;針對路網(wǎng)視頻系統(tǒng)中存在參考圖像無法獲取的情況,論文研究了基于變分的無參考圖像質(zhì)量評價算法,推導了總有界變分值與圖像清晰度間的關(guān)系,實驗表明:該方法較傳統(tǒng)PSNR、MSE等客觀評價方法更符合人眼感知效果。圖像恢復增強方面,針對因高速公路PTZ攝像機散焦、抖動以及相對運動造成的圖像模糊,采用帶有空間自適應全變分正則化的圖像半盲去卷積算法,有效降低平坦區(qū)域噪聲的同時,又能保持邊緣信息;針對路網(wǎng)中因霧霾造成的視頻圖像降質(zhì),在相關(guān)性更低的透射率三通道中進行暗原色先驗去霧,將LIP模型擴展至彩色對數(shù)圖像處理模型,進行自適應增強,明顯提高了圖像的可視性。視頻圖像信息挖掘方面,論文運用機器學習與模式識別技術(shù),研究了視頻圖像車輛特征提取與分類的優(yōu)化方法,詳細描述了基于混合高斯模型的背景建模以及稀疏編碼的特征提取。通過對實際獲取的路側(cè)監(jiān)控視頻圖像的實驗表明,該方法的識別準確性較之前的算法有了很大的提高。該算法在低分辨率視頻圖像,或者是車輛遮擋、視角變化等情況下,也能獲得較好的識別效果。視頻圖像挖掘所得信息的路況展現(xiàn)方面,論文在基于地圖界面宏觀交通態(tài)勢系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了重點路段微觀交通路況"虛擬現(xiàn)實"系統(tǒng),將入口視頻檢測獲取的車型、車速等數(shù)據(jù),建立優(yōu)化元胞自動機的微觀交通流預測模型,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)予以展現(xiàn),為監(jiān)控盲區(qū)提供預測數(shù)據(jù),通過視角變換,從而解決隧道、大橋等處的視角受限問題。綜上,論文的專題研究,為《省域智能交通運輸信息云服務平臺示范工程》、《基于公路交通傳感網(wǎng)信息檢測·挖掘·匯聚、發(fā)布與輔助決策系統(tǒng)示范》等多個省部級項目的實施作出了貢獻,為"寧淮高速信息化示范工程"的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。論文的主要特點創(chuàng)新在于:●提出了 "基于LDM~3的高速路網(wǎng)視頻信息支撐系統(tǒng)",豐富了信息匯聚層內(nèi)涵,規(guī)范了大數(shù)據(jù)接口;提出了 "像素級初加工與信息級精加工分離"、"將視頻數(shù)據(jù)源被動調(diào)用,變?yōu)閷ｎ}信息主動推送"方式。除異構(gòu)系統(tǒng)兼容、資源共享外,均衡中心服務器與云端負載,減少重復復雜運算,提高了各應用系統(tǒng)的運行效率和實時性�！駜�(yōu)化了客觀圖像質(zhì)量評價算法,綜合HVS與四元素理論,避免割裂人眼特性間的相關(guān)性,提升了算法評價效果與主觀感受的一致性,實現(xiàn)了對視頻資源有效的實時在線管理�！駜�(yōu)化了車型識別分類算法,引入深度學習及稀疏的思想,有效提高了車輛遮擋、圖像質(zhì)量較差時車型識別的準確率,進而提升了后續(xù)交通流參數(shù)檢測的抗干擾性和精度�！窠o出了重點路段微觀虛擬現(xiàn)實與路網(wǎng)宏觀態(tài)勢相結(jié)合的系統(tǒng)呈現(xiàn)方式,為公眾服務和道路管控提供了多層次、多尺度、多方位的展現(xiàn)平臺。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U495;TP391.41
【圖文】：

絡圖像傳輸保障，對網(wǎng)絡負載均衡也作了專題研究。逡逑總之，由上可見，高速路網(wǎng)視頻信息服務支撐技術(shù)研究及其系統(tǒng)的構(gòu)建，具有意義和實際應用價值。逡逑氋速路網(wǎng)的信息系統(tǒng)及其進展逡逑縱觀我國高速公路系統(tǒng)的發(fā)展，己由最初的通信、收費、監(jiān)控Ｈ大系統(tǒng)，逐步用系統(tǒng)層出不窮的綜合智能交通交通系統(tǒng)發(fā)展Ｗ，如先進交通信息系統(tǒng)（Ａｄｖａｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ邋Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ，邋ＡＴＩＳ）、先進交通管理系統(tǒng)（Ａｄｖａｎｃｅｄ邋Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｇｅｍｅｎｔ邋Ｓｙｓｔｅｍ，邋ＡＴＭＳ）等。其中，W'網(wǎng)絡技術(shù)進展，特別是網(wǎng)絡業(yè)務與網(wǎng)絡的理念，遂有了全ＩＰ化的高速公路。而隨著視頻圖像處理技術(shù)的發(fā)展，Ｗ及大數(shù)據(jù)、深度學習等新技術(shù)涌現(xiàn)，交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)也由最初單純的視頻監(jiān)控逐步向信息智能化發(fā)展。如何深度挖掘路網(wǎng)視頻信息，進行實時的交通狀況智態(tài)勢展現(xiàn)、路徑誘導、預警、應急處理等應用，已列入研究的議事日程。逡逑氋速公路Ｈ大系統(tǒng)端倪逡逑

圖１－１所示為早期高速公路機電系統(tǒng)，由收費、通信和監(jiān)控Ｈ大系統(tǒng)姐成。收費系逡逑統(tǒng)主要分為收費中也管理、收費站管理和車道收費Ｈ部分。通信系統(tǒng)由相關(guān)通信設(shè)備逡逑及沿路鋪設(shè)的光纖與電纜信道組成，負責數(shù)據(jù)（監(jiān)控視頻圖像、收費數(shù)據(jù)、車檢器及氣逡逑象站數(shù)據(jù)、話音等）、控制指令和發(fā)布信息的傳輸。監(jiān)控系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)逡逑傳輸、中也控制和信息發(fā)布四部分，通過沿路布設(shè)的攝像機、車檢器、氣象站等，采集逡逑監(jiān)控圖像和數(shù)據(jù)，并進行相應處理和發(fā)布。早期模擬為主的視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在許多不足；逡逑？外場監(jiān)控視頻圖像的多級調(diào)用過程中將使得圖像質(zhì)量下降；逡逑？路段接入網(wǎng)通信容量浪費大，而外場圖像傳輸帶寬要求較高；逡逑？注重于路段的監(jiān)控，對跨區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控考慮不夠，存在信息孤島現(xiàn)象；逡逑？不支持多種業(yè)務的跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)，難Ｗ拓展其他增值業(yè)務。逡逑１．２．２基于Ｗ－ＤＭＤＵ的全ＩＰ化系統(tǒng)逡逑通過對視頻監(jiān)控圖像的數(shù)字化處理，采用數(shù)字傳輸方式，構(gòu)成了數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。逡逑而巧網(wǎng)絡技術(shù)的進展，促成了全ＩＰ化網(wǎng)絡系統(tǒng)。逡逑邐邋邐Ｉ百巧交換機逡逑ｎ￣￣￣

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本文編號：2730933