【摘要】：綜合運(yùn)用交通沖突理論與視頻圖像處理技術(shù),建立了一種基于車輛運(yùn)動(dòng)模式的交通沖突判別方法.根據(jù)安全金字塔原理與車輛運(yùn)動(dòng)模式,提出全面可量化的交通沖突嚴(yán)重性判別指標(biāo)——碰撞可能性指標(biāo)及其計(jì)算公式.針對(duì)軌跡樣本的時(shí)空轉(zhuǎn)移特點(diǎn),確定各模式類隱馬爾可夫模型結(jié)構(gòu),建立了基于隱馬爾可夫模型的車輛運(yùn)動(dòng)模式學(xué)習(xí)與預(yù)測(cè)算法.最后,建立了完整的視頻分析系統(tǒng)并在實(shí)際交通場(chǎng)景中進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果驗(yàn)證了本文方法的可行性與適用性.
【圖文】：

致軌跡空間信息失真，或者在模型設(shè)計(jì)上存在缺陷，導(dǎo)致其靈活性和適應(yīng)性一般．針對(duì)上述問題，本文對(duì)如何利用視頻采集到的豐富的微觀交通信息更加客觀地進(jìn)行交通沖突判別這一問題進(jìn)行了深入研究，引入客觀適用的碰撞可能性指標(biāo)，通過隱馬爾可夫模型(HMM)構(gòu)建車輛運(yùn)動(dòng)模式，利用其對(duì)前者進(jìn)行計(jì)算并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)沖突的判別．1碰撞可能性指標(biāo)確定1．1碰撞可能性指標(biāo)提出許多研究人員認(rèn)為［1，10］:當(dāng)車輛間相遇并存在相互影響時(shí)，所有該類事件根據(jù)其嚴(yán)重性進(jìn)行回歸排列后將呈金字塔型，形成所謂的“安全金字塔”，如圖1所示．安全金字塔中各組成部分的不同高度代表了相應(yīng)事件的沖突嚴(yán)重程度．碰撞位于該金字塔的頂部，代表了最嚴(yán)重的安全等級(jí);與其緊鄰的相互作用與碰撞類似，但最終并沒有導(dǎo)致真正的碰撞發(fā)生，習(xí)慣上稱為準(zhǔn)碰撞，屬于嚴(yán)重沖突;往下依次被稱為非嚴(yán)重沖突、可能沖突等．事件在金字塔中離碰撞越遠(yuǎn)，其發(fā)生的頻率越高，但嚴(yán)重性越低，事件轉(zhuǎn)變?yōu)榕鲎驳目赡苄栽叫。捎诎踩鹱炙䦟⑺惺录磭?yán)重性統(tǒng)一連續(xù)排列，因此在其基礎(chǔ)上可以通過設(shè)置合理判斷值實(shí)現(xiàn)沖突判別．相關(guān)研究也證實(shí)了在安全金字塔中確實(shí)存在某一嚴(yán)重性閾值，在此之下的事件均為車輛間的正常通過，，而之上的部分則與事故間存在緊密聯(lián)系［11］．可見，構(gòu)建安全金字塔是開展沖突識(shí)別工作的基礎(chǔ)和前提．圖1道路安全金字塔Fig．1Ｒoadsafetypyramid為構(gòu)建安全金字塔，許多學(xué)者提出了各種各樣的沖突嚴(yán)重性判別指標(biāo)，但在實(shí)際工作中，受限于信息采集手段，上述指標(biāo)的獲得往往需依靠類似前述的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變假設(shè)”來實(shí)現(xiàn)．實(shí)際上，車輛在固定場(chǎng)景內(nèi)的運(yùn)動(dòng)并非是完全隨機(jī)的，總是遵循著與其行駛意圖相對(duì)應(yīng)的特定運(yùn)動(dòng)模式，依然滿足一定的分布規(guī)律，

?交通沖突判別的車輛運(yùn)動(dòng)模式分析方法可能性計(jì)算方法提供了技術(shù)基礎(chǔ)．1．2碰撞可能性指標(biāo)計(jì)算方法在建立起車輛的運(yùn)動(dòng)行為模式后，就可以獲得車輛未來任意時(shí)刻最有可能通過的運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而計(jì)算出各時(shí)刻沖突實(shí)體間的空間距離，對(duì)車輛是否會(huì)發(fā)生碰撞進(jìn)行確定性判斷，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算碰撞可能性．結(jié)合區(qū)域跟蹤算法的結(jié)果，為了方便描述沖突車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡和預(yù)測(cè)位置，這里忽略車輛本身的實(shí)際大小和形狀，采用質(zhì)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行表征，車輛的預(yù)測(cè)軌跡可采用一系列連續(xù)等時(shí)間間隔點(diǎn)表示．根據(jù)上述思路，建立的碰撞判斷模型如圖2所示．圖2碰撞判斷模型Fig．2Collisionjudgmentmodel在預(yù)測(cè)時(shí)長分別為m與n的情況下，假設(shè)A、B兩車的預(yù)測(cè)軌跡為HA和HB(見圖2)，分別表示為HA=h1，A，h2，A，…，hm，{}A(1)HB=h1，B，h2，B，…，hn，{}B(2)在t時(shí)刻，預(yù)測(cè)軌跡點(diǎn)坐標(biāo)ht，A=(xt，A，yt，A)，1≤t≤mht，B=(xt，B，yt，B)，1≤t≤n鑒于碰撞與否的二元性，車輛A和B間的碰撞判斷函數(shù):PHA，H()B=1，當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)0，{當(dāng)未發(fā)生碰撞時(shí)(3)在兩車的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)過程中，首先設(shè)置合理的臨界安全距離閾值d，則t時(shí)刻判斷函數(shù)P的計(jì)算模型如下:若t≤min(m，n)，計(jì)算兩車間的距離dt，AB=ht，B－h(huán)t，A=yt，B－yt，()A2+xt，B－xt，()A[]212(4)當(dāng)dt，AB≤d時(shí)，兩車在t時(shí)刻的碰撞函數(shù)PHA，H()B=1(5)tTTC=t(6)當(dāng)dt，AB＞d，PHA(，H)B=0．若t＞min(m，n)，PHA，H()B=0(7)遍歷所有時(shí)刻t，根據(jù)上述計(jì)算模型就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖突過程是否會(huì)發(fā)生碰撞的確定性預(yù)測(cè)．事實(shí)上，車?

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