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基于视频数据的交叉口进口道车辆变道碰撞风险研究

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基于视频数据的交叉口进口道车辆变道碰撞风险研究

作者：汪济洲武汉理工大学

学位级别：硕士

交叉口是路网的瓶颈所在,在进口道处交通环境复杂多变,车辆受诸多因素影响存在着变道需求,产生交通冲突乃至造成交通事故。各国针对交叉口交通事故花费巨资,然而收效甚微。因此本文针对交叉口进口道处车辆变道进行风险因素分析与微观冲... 详细信息

交叉口是路网的瓶颈所在,在进口道处交通环境复杂多变,车辆受诸多因素影响存在着变道需求,产生交通冲突乃至造成交通事故。各国针对交叉口交通事故花费巨资,然而收效甚微。因此本文针对交叉口进口道处车辆变道进行风险因素分析与微观冲突风险研究,为道路风险分析与安全保障提供理论参考。本文主要内容分为三块:首先,基于威斯康辛州的道路交通事故数据,从道路环境层面,构建了三种不同回归模型,通过模型间的对比和交叉验证后得出,Adaptive Lasso回归模型较逻辑回归和Lasso回归模型精度高;依据参数估计值筛选并分析了道路环境风险因素对车辆变道致伤亡碰撞事故发生的影响。其次,描述了变道类型、变道冲突产生过程及划分形式,关联性分析了碰撞事故与冲突之间的关系,进一步对变道风险、变道冲突风险和变道碰撞风险的进行分析。鉴于事故统计为基础的安全评价有诸多限制,本文结合视频调查,统计了典型交叉口的相关参数,分析了交叉口进口道处车辆强制变道和挤车变道的冲突风险。对于车辆强制变道冲突风险,根据变道车辆运动状态的不同进行分析:当变道车辆匀速行驶时,构建了最小安全距离模型,从变道安全距离角度给出了视频调查交叉口建议限速值;当变道车辆变速行驶时,统计了变道车辆碰撞时间(Time to Collision,TTC)与减速度的关系,将三种不同标线处的冲突风险等级按TTC值划分为五种,并分析了调查交叉口处强制冲突风险。针对挤车变道冲突风险,结合车辆动力学,考虑挤车变道过程中碰撞的发生主要取决于目标相邻车道后方车辆制动状况,分析了该后方车辆与变道车辆初始间距和后方车辆最大减速度的分布规律,将不同车速下的挤车变道冲突风险等级划分为安全、较为安全、一般危险、较为危险和严重危险五种。最后,针对变道碰撞和冲突风险因素的分析提出改善策略。提出了基于主动干预的车道与车距保持方法,其中针对含有弯道的交叉口提出了彩色路面的设计方法,针对可变车道交叉口提出了基于主动干预VMS的驾驶员视认距离模型;介绍了传统交叉口交通冲突改善思路和新型交叉口的交通设计。

关键词：交通安全交叉口进口道变道碰撞风险分析 Lasso回归

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管制瓶特征参数视觉检测系统的研究

管制瓶特征参数视觉检测系统的研究

作者：汪济洲合肥工业大学

学位级别：硕士

视觉检测是一项蓬勃发展的新技术，它被广泛应用于现代化工业生产中，可以减少人体重复劳动，避免由于疲劳而产生的误检、漏检等现象，从而提高产品检测精度和速度。本课题的研究目的是设计一套基于视觉检测技术的在线管制瓶特征参数检... 详细信息

视觉检测是一项蓬勃发展的新技术，它被广泛应用于现代化工业生产中，可以减少人体重复劳动，避免由于疲劳而产生的误检、漏检等现象，从而提高产品检测精度和速度。本课题的研究目的是设计一套基于视觉检测技术的在线管制瓶特征参数检测系统，利用DSP速度快、能并行处理的特点，从而解决视觉检测中数字图像处理所需的数据量大、算法复杂与在线检测系统实时性要求高之间的矛盾。本课题针对以下几个方面进行了研究和讨论：1、制定了系统实现的总体方案，设计了管制瓶的检测装置，包括采集设备的选型和光源以及照明设备的设计，并搭建实验平台，初步实现了系统的设计目标。2、将视觉检测技术引入在线管制瓶特征参数检测系统中，详细讨论了图像预处理中基于小波变换的图像去噪、图像增强算法以及传统图像预处理算法，并进行了从理论到实验结果的比较，证明了基于小波变换的图像去噪、图像增强算法完全适用于在线管制瓶特征参数检测系统。并同时阐述了针对瓶底、瓶身及瓶口的检测原理。参考了近年来发展迅速的Hough变换算法，应用于瓶口圆心检测和瓶口内外半径的检测。提出了一种针对本系统的Hough变换改进算法，并将该算法针对定点DSP做了算法优化，提高了一个数量级，使得对瓶口的尺寸检测达到了实时系统的要求。3、采用了DSP技术改进检测系统效率，我们把图像处理算法在DSP上实现，完成了对单帧管制瓶图像的检测项目，同时完成了对连续视频的各个检测项目的检测处理并同时回传、显示、保存数据。实验选用SEED—VPM642开发板进行了硬件仿真和系统连线调试。实验结果证明了在管制瓶特征参数检测系统中使用TMS320DM642芯片的方案是切实可行的。4、根据系统模型及硬件，对系统的软件进行了设计。研究了基于DSP的图像处理算法实现技术，开发出了高效实用的图像采集和处理程序，并进行了连线实验测试。

关键词：视觉检测数字图像处理小波变换 DSP

一种新的具有鲁棒性动态二进制时隙防碰撞算法

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计算机工程与科学 2011年第10期33卷 169-173页

作者：汪济洲刘伟合肥学院电子信息与电气工程系安徽合肥230061

在射频识别系统中,由于信道共享的原因,会发生标签碰撞现象,从而导致阅读器的漏读,因此防碰撞算法在射频识别系统的设计中占有极其重要的地位。现有传统的动态二进制时隙防碰撞算法具有对标签要求不高的优点,非常适用于采用被动标签的R... 详细信息

在射频识别系统中,由于信道共享的原因,会发生标签碰撞现象,从而导致阅读器的漏读,因此防碰撞算法在射频识别系统的设计中占有极其重要的地位。现有传统的动态二进制时隙防碰撞算法具有对标签要求不高的优点,非常适用于采用被动标签的RFID系统,但实际使用过程中,由于距离等外界因素会出现弱标签现象,现有算法对此不具有鲁棒性。因此,本文提出一种新的具有鲁棒性动态二进制时隙防碰撞算法,该算法在传统的动态二进制时隙防碰撞算法的基础上,增加一个未确定的标签队列,大大提高了系统的鲁棒性。实验显示该算法比传统BSA识别次数减少55%,同时保证了较好的鲁棒性。

关键词：射频识别系统防碰撞算法鲁棒性

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一种新的基于混合粒子的粒化支持向量机算法

电子测量与仪器学报 2015年第4期29卷 591-597页

作者：汪济洲鲁昌华蒋薇薇合肥工业大学计算机与信息学院合肥230031 合肥学院电子系合肥230061

粒计算是信息处理邻域中新的概念和计算方法,但是,传统粒子支持向量机算法存在着映射前后的数据分布不一致的问题,同时,由于使用粒子中心替代粒子从而导致精度下降。为此,提出基于映射后的混合粒子支持向量机算法,首先,利用mercer核函... 详细信息

粒计算是信息处理邻域中新的概念和计算方法,但是,传统粒子支持向量机算法存在着映射前后的数据分布不一致的问题,同时,由于使用粒子中心替代粒子从而导致精度下降。为此,提出基于映射后的混合粒子支持向量机算法,首先,利用mercer核函数将数据映射到高维空间,粒化计算后,找出含有更多分类信息的混合粒子,提取后作为输入集合对超平面进行训练,利用几何分析调整最优超平面,并采用基于QPSO算法对关键参数进行最优求解,从而提高算法的精度。实验表明该算法比传统粒子支持向量机算法正确率高10%,说明改进的粒化支持向量机算法提升效果明显。

关键词：粒子支持向量机混合粒子超平面

基于Adaptive Lasso及RF算法的冰雪天气交通事故分析

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中国安全科学学报 2017年第2期27卷 98-103页

作者：赵玮徐良杰冉斌汪济洲张璇武汉理工大学交通学院湖北武汉430063 内蒙古科技大学经管学院内蒙古包头014010 威斯康星州立大学工程学院美国威斯康辛州麦迪逊53705 东南大学交通学院江苏南京210096

为分析冰雪天气下高速公路交通事故频发致因,量化分析驾驶环境、驾驶员及车辆情况对事故的影响,根据Adaptive Lasso和随机森林(RF)混合算法建立预测模型。以10年约30万组冰雪环境下高速公路交通事故数据为例,训练改进预测模型验证其准... 详细信息

为分析冰雪天气下高速公路交通事故频发致因,量化分析驾驶环境、驾驶员及车辆情况对事故的影响,根据Adaptive Lasso和随机森林(RF)混合算法建立预测模型。以10年约30万组冰雪环境下高速公路交通事故数据为例,训练改进预测模型验证其准确性。结果表明,混合算法的准确度和拟合程度都优于支持向量机(SVM)、分类回归树(CART)及RF等单独算法。交通事故与环境因素相关性最显著,坡路、弯道及交叉口处事故受冰雪环境影响较大;事故与驾驶员因素中部分因素显著相关,如驾驶员性别及安全带使用情况;本地驾驶员对驾驶能力及冰雪环境的估计错误更易导致交通事故。

关键词：高速公路交通事故 Adaptive Lasso 随机森林(RF) 冰雪天气大数据分析

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一种基于嵌入空间的防遮挡的多目标跟踪算法

电子测量与仪器学报 2016年第2期30卷 318-322页

作者：汪济洲鲁昌华蒋薇薇合肥工业大学计算机与信息学院合肥230031 合肥学院电子系合肥230061

在视频监控中准确识别发生遮挡的目标是视频监控系统中面临一个难点,现在流行的运动目标跟踪算法由于基于检测之上,无法准确判断相互重叠之间的关系。提出一种基于基于嵌入空间识别遮挡关系的方法,在此基础上实现多目标的跟踪。具体的... 详细信息

在视频监控中准确识别发生遮挡的目标是视频监控系统中面临一个难点,现在流行的运动目标跟踪算法由于基于检测之上,无法准确判断相互重叠之间的关系。提出一种基于基于嵌入空间识别遮挡关系的方法,在此基础上实现多目标的跟踪。具体的方法是构建遮挡关系函数明确表示发生遮挡目标之间的关系,并将之合并到跟踪算法框架内。同时,对联合状态预测函数进行分步处理,使得多目标的跟踪问题变成在嵌入空间中的分类问题。实验结果表明算法能在有遮挡情景下有效实施目标跟踪,并且,定量分析表明与其他算法相比提高一个数量级。

关键词：嵌入空间遮挡函数遮挡

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一种改进的基于QPSO的VIBE算法

计算机工程与科学 2016年第9期38卷 1843-1848页

作者：汪济洲鲁昌华蒋薇薇合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230031 合肥学院电子信息与电气工程系安徽合肥230601

与传统背景减除建模算法相比,视频背景提取算子(VIBE)算法无需估计背景数据的概率分布。所以,不像传统背景减除算法需要一定数量的训练视频帧,具有较小的运算复杂度与较好的精度,适用于嵌入式实时视频监测。某些场合下,视频流需要适时... 详细信息

与传统背景减除建模算法相比,视频背景提取算子(VIBE)算法无需估计背景数据的概率分布。所以,不像传统背景减除算法需要一定数量的训练视频帧,具有较小的运算复杂度与较好的精度,适用于嵌入式实时视频监测。某些场合下,视频流需要适时改变分辨率。然而,传统VIBE算法通常采用固定参数,不同分辨率的视频流,会导致固定参数的VIBE算法的检测精度下降。为此提出一种基于量子蚁群最优(QPSO)参数寻优算法,在初始状态对于视频流进行参数寻优计算,获取相应的最优参数,从而提高VIBE算法的学习能力。实验从定量和定性两个角度验证了本文改进的VIBE算法大幅度提升了针对不同分辨率的视频流分析能力。

关键词：视频背景提取算子背景减除法量子蚁群最优

改进阈值提升小波和自适应滤波器的开放光路红外光谱去噪

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光谱学与光谱分析 2018年第6期38卷 1684-1690页

作者：鞠薇鲁昌华张玉钧蒋薇薇汪济洲鲁一冰合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

大气污染物的主要组成成分为挥发性有机物(VOCs),傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)是现阶段应用广泛的挥发性有机物在线测量方法。开放光路获取到的大气红外光谱(OP-FTIR)易受各种噪声污染,如何有效、快速的去除红外光谱中的噪声是大气在... 详细信息

大气污染物的主要组成成分为挥发性有机物(VOCs),傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)是现阶段应用广泛的挥发性有机物在线测量方法。开放光路获取到的大气红外光谱(OP-FTIR)易受各种噪声污染,如何有效、快速的去除红外光谱中的噪声是大气在线实时监测系统研究的热点。综合利用提升小波变换结构简单、运算量低的优点以及最小均方误差自适应滤波器的自动调节参数以达最优化滤波的性能,提出了一种改进阈值提升小波结合自适应滤波的红外光谱去噪算法。该算法先通过改进阈值小波系数的提升小波去噪,在去噪的同时保留更多光谱特征信息,然后使用提升小波变换分解出的高频系数重构出噪声相关信号,将其作为最小均方误差自适应滤波器的参考输入进行二次滤波处理,最终获得的去噪信号很好的去除了与特征光谱频谱重叠的噪声信号。分别对人工添加噪声的标准红外光谱和合肥市市区上空实测开放光路红外光谱进行去噪处理,结果显示使用该算法处理后的光谱信噪比(SNR)较离散小波传统阈值去噪方法高出3db,均方根误差(RSME)平均减少30%左右,运行时间减少46%。表明该算法计算简单、运行速度快,对于大气环境监测实时消噪系统具有重要的实际应用意义。

关键词：开放光路红外光谱提升小波改进阈值自适应滤波去噪

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一种基于随机场多运动目标跟踪算法

电子测量与仪器学报 2017年第6期31卷 909-913页

作者：汪济洲鲁昌华蒋薇薇合肥工业大学计算机与信息学院合肥230031 合肥学院合肥230061

多运动目标跟踪是智能视频监控系统的重要内容。由于目标数量众多且目标之间相互遮挡,会造成跟踪轨迹不连续,这是多目标跟踪问题的难点,也是当前流行算法无法解决的研究的问题。利用目标对相互之间的位置信息受到外界干扰较少的特点,提... 详细信息

多运动目标跟踪是智能视频监控系统的重要内容。由于目标数量众多且目标之间相互遮挡,会造成跟踪轨迹不连续,这是多目标跟踪问题的难点,也是当前流行算法无法解决的研究的问题。利用目标对相互之间的位置信息受到外界干扰较少的特点,提出基于条件随机场多目标跟踪。与以前针对所有目标的外形特征不同,算法对跟踪子对进行标示。采用分层结构,由低阶状态作为输入序列到高阶,通过代价函数最小化,从而得到最终连续跟踪轨迹。能有效解决复杂环境下多目标不连续的问题。算法对于外形类似的被跟踪目标以及相互遮挡严重的情况有比较明显的优势,与当前优秀的算法相比,实验表明本文算法在定量分析和定性分析上均有较好的结果。

关键词：多目标跟踪条件随机场跟踪子对