视频检测技术在高速公路车流数据采集中的应用

视频检测技术在高速公路车流数据采集中的应用

[摘要]阐述目前在高速公路交通管理中采用车流检测技术进行车流交通数据采集的必要性，并对常用的几种车流检测技术进行了比较，用具体事例论证了视频车流检测技术对高速公路是一种性价比较高的选择，也是未来车流量检测技术的重要发展趋势。

[关键词]视频检测 车流数据采集 应用

一、车流检测在高速公路交通管理中的必要性

车流量、车型、车速等交通数据是高速公路交通管理中必不可少的基础数据，也是高速公路营运管理部门确保道路安全畅通、更好地服务司机的重要前提，是高速公路管理者决策的必要数字依据。采用何种车流检测技术和方法快速、准确地采集车流交通数据已成为它为高速公路营运管理部门关注的重要问题之一。

二、车流检测方法的比较：

（一）高速公路管理部门对车流检测系统的需求：

近年来，随着技术的进步，车流量检测技术也发展很快，种类越来越丰富。但历史经验证明，作为高速公路管理者或业主，在选择车辆的检测方式时主要考虑的需求指标是：检测系统的性能、成本、使用寿命、日常维护、以及系统兼容性等，特别是新建的高速公路对以上指标要求更高。在选择产品性能可靠、成本合理的前提下，高速公路管理单位都尝试采用性价比高且高科技含量高的成熟产品。

（二）目前高速公路常用的车流检测方法：

1．空气管道检测法

空气管道检测法属于一种接触式车流数据采集方法，采用该方法时需在高速公路主线的被检测点安装空心塑料管道，塑料管道一端封闭，另一端联接计数器，当车辆经过塑料管时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器，从而实现对车流统计。该方法的优点是：简单，成本较低。缺点是：塑料管道使用寿命短，更换周期频繁，当更换塑料管道时需封闭车道，增加了人员不安全的因素和塞车的可能性；当长车经过时由于车轴的距离大，有可能被计算成两辆车，造成数据的误差率大。此方法在早期的车流量检测较多见，现在的高速公路车流检测已不用这种方法。

2．线圈检测法：

线圈检测车流量的方法也属接触式检测方法，采用该法时，需在选定的检测点路面安装检测线圈，当车辆经过路面的检测线圈时，车轮压到环形线圈使电感发生变化而产生检测信号，从而进行车流数据的采集和统计。该方法的优点：线圈检测技术的发展已很成熟，价格相对合理，被高速公路广泛采用，误差率相比空气管道检测方法明显减少。缺点是：更换检测线圈时必须封闭车道，开挖路面，造成维护成本高和塞车，也给维护人员带来不安全的因素。维护作业在路上进行，受天气因素影响较大，在路面大中修时往往会挖断检测线圈，给维护工作增加了困难，道路的扩建和改道也受牵制。目前仍有很多高速公路采用这种检测方法。

3．视频检测法：

视频检测车流量属非接触式的检测方法，是一种结合视频图像和电脑化模式识别的技术，具体做法是，在选定的检测路段安装摄像机，通过视频摄像机和计算机模仿人眼的功能为实际应用提供工作平台，它是目前高速公路车流检测所采用的较先进的技术，它通过软件在显示器视频图像的车道上设置虚拟检测线圈，每个虚拟检测线圈代表一个区域，当车辆通过任何一个检测线圈时，就会产生一个检测信号，再经过软件数字化处理和计算得到所需的交通数据（如车型、车流量、车速、车头距离、占有率、车辆排队长度等）。该系统的优点是：由于是在车道设置虚拟检测线圈，因而在维护时无须封闭车道，无须开挖路面，也不会因道路重铺或拓宽车道而影响车流量的检测。检测点的变化时只需在监视器的图像上重新设定虚拟检测线圈即可，不会因道路的维修而中断交通检测。缺点：当大雾天气摄像机无法完全捕捉车辆信号时会影响数据的精确率。

三、广州华南快速干线实施视频检测方案的实践

（一）华南快速干线是广州的交通大动脉

广州华南快速干线是京珠高速公路国道主干线广州境内的重要组成部分，被誉为“广州南北交通大动脉”。从北京走京珠高速经华南快速干线抵达广州后，即可进入珠三角高速公路网，直达佛山、中山、珠海、深圳等整个珠三角地区，并将进一步辐射华南地区。

（二）在华南干线实施视频检测的原因

随着华南路车流的增长，特别是位于广州白云区太和镇境内的石门堂山隧道由于车道少（双向4车道），交通瓶颈效应突出，为了加强管理、更好地服务司机，同时也为业主公司决策层进行道路扩建提供数字依据，及时准确采集车流数据显得十分必要。

（三）在华南快速干线石门堂山隧道实施视频检测的情况

在上述背景下，利用该隧道原有的隧道监控摄像，华南快速干线的设备部门选用了深圳市哈工大交通电子技术有限公司的VTD2000E视频检测设备，在石门堂山隧道开始试行用视频检测的方法采集车流数据。

VTD2000E视频检测系统的工作原理是：通过一台摄像机来代替多个电感线圈，极大降低了维护费用。VTD2000E视频检测设备可同时处理六台摄像机拍摄的数据，用来辨别车型、测量车辆位置、车流量、车速等。并且可以将这些交通数据通过位于监控中心的计算机软件实时显示出来。

该系统对图像数据的处理都是实时的，其处理基本过程如图一所示：

VTD2000E视频检测系统将采集到的图像数据传到位于监控管理中心的视频检测软件主机进行处理，可实时地统计出所需的各种交通数据，为业主单位的营运管理及时提供数字化的车流数据信息。

视频检测软件的查询主界面如图二所示，从图中可知，通过该软件查询实时（或历史）的车流数据十分直观、方便。

在试用初期，我们采用传统的人工肉眼统计车流和视频检测车流并行的方法，发现视频检测的准确率在86％以上，所得数据具有很高的参考价值。

迄今为止，该系统已稳定运行了近半年，为我司采集车流交通数据提供了极大帮助。

四、视频检测的优点：

（一）成本优势：

虽然高速公路车流信息的采集方法很多，具体实现的技术手段和形式也很丰富，但相比较而言，频检测技术是以高速公路管理中普遍存在闭路电视监控图像信号作为检测图像，这种方法可节省大量成本。

（二）安装方便：

采用视频检测技术，几乎没有外场施工，主要是室内设备的简单安装，安装十分方便。

（三）变更方便：

当检测点或检测目标车道发生变更时，只需变更重新画虚拟检测线圈即可，十分方便。

（四）检测区域大、功能多：

与其它车流检测技术相比，视频检测技术具有大区域、大信息量、多功能的特点。

（五）查询方便：

视频车流检测系统都有很好的查询软件界面，非常便于车流交通数据的查询和统计。

五、结束语

当代世界，科学技术的发展十分迅猛，许多事情随着科学技术的进步由不可能变成了可能，有可能变得更好。随着时间的推移，在高性价比的诱惑下，越来越完善的视频检测

技术在高速公路的车流交通数据的采集中的应用必将成为发展趋势。

参考文献：

[1] 左奇、史忠科，《一种新的交通流视频检测方法》， 2003年7月

[2] 翟润平,战俊，《视频检测技术检测交通流参数的原理与方法》， 1998年1月

[3] 张汝华等，《基于视频技术的微观交通流信息采集系统研究》， 2004年

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。