[发明专利]一种高速公路车辆轨迹跟踪方法及跟踪系统

权利要求书

1.一种高速公路车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，所述高速公路车辆轨迹跟踪方法包括以下步骤：

步骤一，通过高速路线获取模块利用高速路线获取程序从数据库中获取高速路线图；

所述通过高速路线获取模块利用高速路线获取程序从数据库中获取高速路线图，包括：

响应于检测到应用准备针对至少一个数据提取规则来查询数据库，而访问包括与新添加到数据库的数据相关的信息的高速缓冲存储器；相对于高速缓冲存储器中的信息来评估至少一个数据提取规则中的每一个，以确定该信息是否与至少一个数据提取规则相关；响应于从至少一个数据提取规则中检测到与该信息相关的至少一个特定数据提取规则，通过应用仅向数据库发送针对所述至少一个特定数据提取规则的查询，获取高速路线图；

步骤二，通过车辆位置确定模块利用车辆定位程序连接车内定位装置对车辆的位置进行确定；通过图像采集模块利用图像采集程序对行驶中的车辆图像进行多次采集；

步骤三，通过图像分析模块利用图像分析程序通过对不同时刻采集的图像进行分析，得到车辆在图像拍摄时的通过速度；

所述通过图像分析模块利用图像分析程序通过对不同时刻采集的图像进行分析，得到车辆在图像拍摄时的通过速度，包括以下步骤：

(3.1)对采集到的灰度值图像进行滤波处理，平滑修正边缘，减小运动目标和背景的抖动，得到锐化后的灰度图像；

(3.2)对锐化后的灰度图像用Sobel算子提取图像的边缘信息；对边缘图像进行凹型模板滤波处理去除噪音得到处理过的边缘系数图像；对边缘系数图像做差分处理将图像中灰度变化大的点突出来；

(3.3)将图像按初始设定的阈值进行二值化处理，达到边缘的精确定位；利用边缘检测对原始图像进行更新，然后将更新的图像做二值化处理；

(3.4)二值化后提取图像做数学形态学的优化，清晰检测图像边缘，将与检测目标连通的背景点合并到目标图像中；

(3.5)采用占空比来对机动车进行分割识别，对运动车辆进行跟踪，得到车辆在图像拍摄时的通过速度；

步骤四，通过测速模型构建模块利用测速模型构建程序构建车辆测速模型；通过车速测定模块利用车速测的程序依照构建的测速模型进行车辆车速测定，得到车辆通过时的瞬时车速以及行驶中的平均车速；

所述通过测速模型构建模块利用测速模型构建程序构建车辆测速模型，具体包括：

(4.1)将车辆运动速度V的测量问题转化为序列图像匹配位置的搜索问题；

(4.2)依次从特征提取、相似性度量、搜索空间和搜索策略4个方面对序列图像匹配方法进行分析，并设计序列图像匹配算法；

(4.3)将测定的某一位点的车辆车速与车辆平均车速进行结合分析；

(4.4)依照匹配算法结合分析结果，得到车辆测速模型；

步骤五，通过高速路线分析模块利用高速路线分析程序进行多条高速路线的分析，得到高速路线交汇点；

步骤六，通过路线重叠恢复模块利用路线重叠恢复程序依照高速路线交汇点沿高速路线进行延伸，得到上层路线与下层路线的重叠部分，对被遮挡的下层路线进行恢复；

步骤七，通过轨迹更新模块利用轨迹更新程序按照预先设定的更新频率进行车辆轨迹更新；通过运营管理模块基于获取的信息进行高速公路的运营管理；通过显示模块利用显示器进行更新后的车辆轨迹的更新。

2.如权利要求1所述高速公路车辆轨迹跟踪方法，其特征在于，步骤(4.3)中，所述依照匹配算法结合分析结果，得到车辆测速模型，具体为：

假定车辆在路面上做刚体运动，成像设备安装在车辆左侧靠近后轮位置处；相机坐标系以成像设备瞬时成像点为原点，X轴与车辆瞬时运动方向相同，Z轴向下，始终与地面垂直；成像设备采集地面的瞬时图像信息，相邻两帧序列图像的成像间隔恒定不变；

假设p为地面上某点，点O和O’是相邻两帧图像的成像点，A’和B’分别是从成像点O和O’处拍摄的相邻帧图像，相邻帧图像之间拥有共同的地面成像区域，即点p在A’和B’中均有像点；对成像设备进行标定，再结合成像设备的内外参数，可以确定成像设备透镜放大倍率β，得到车辆测速模型。