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公路动态交通流支持向量机预测模型(matlab图像处理).pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.54M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    高速公路动态交通流支持向量机预测模型 作者： 杨建华， 于小宁， YANG Jian-hua， YU Xiao-ning 作者单位： 刊名： 西安工业大学,电子信息工程学院,西安,710032 西安工业大学学报 英文刊名： JOURNAL OF XI'AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY 年，卷(期)： 2009，29(3) 0次 引用次数： 参考文献(14条) 1.史忠科.黄辉先.曲仕茹 交通控制系统导论 2003 2.HUSSEIN Dia An Object-oriented Neural Network Approach to Short-term Traffic Forecasting 2001(02) 3.Abhijit Dharia.Hojjat Adeli Neural Network Model for Rapid Forecasting of Freeway Link Travel Time 2003(7/8) 4.撒元功.胡郁葱.徐建闽 高速公路动态交通流的神经网络模型[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2002(08) 5.刘智勇 智能交通控制理论及其应用 2003 6.姚智胜.邵春福.高永亮 基于支持向量回归机的交通状态短时预测方法研究[期刊论文]-北京交通大学学报 2006(03) 7.王继生.高宝成.时良平 支持向量机在交通预测中的应用[期刊论文]-信息技术 2004(04) 8.Chrobok R.Kaumann O.Wahle J Different Methods of Traffic Forecast Based on Real Data 2004(03) 9.Bart Van Arem.Howard R Kirby Recent Advances and Application in the Field of Short-term Traffic Forecasting 1997(01) 10.邓乃扬.田英杰 数据挖掘中的新方法-支持向量机 2004 11.张日东.王树青.李平 基于支持向量机的非线性系统预测控制[期刊论文]-自动化学报 2007(10) 12.Wong Wai-tak.Hsu Sheng-hsun Application of SVM and ANN for Image Retrieval 2006(03) 13.Smith B L.Williams B M.Oswald R K Comparison of Parametric and Nonparametric Models for Traffic Flow Forecasting 2002(04) 14.许宏科.慕巍.焦家华 高速公路动态交通流模型及其参数的分段辨识[期刊论文]-武汉理工大学学报(交通科学与 工程版) 2005(01) 相似文献(10条) 1.学位论文 周欣荣 高速公路短时段交通流预测方法研究 2006 近年来，随着我国高速公路建设的快速发展，高速公路的运营管理面临更高的要求和挑战。本文通过研究高速公路短时段交通预测的重要问题，为 高速公路的路况分析、事件检测及预测、预防交通拥堵提供数据挖掘服务，为设计高速公路交通流控制系统、制定合理的监控策略提供数据基础。论文 结合我国高速公路现状，从短时交通预测方法、交通流参数预测、行程时间预测三个方面进行了研究。 1．短时交通预测方法概述。根据国内外短时交通预测研究现状，结合预测学研究，将目前已提出的用于短时交通预测的各种预测方法分为三类：基 于数学模型的预测方法、基于非数学模型的预测方法、复合预测方法。在对各类方法深入分析的基础上，结合江苏省高速公路的运营状况，本文选择了 几种方法进行改进研究。 2．预测方法研究。针对时间序列的离线预测、建模过程复杂等缺点，在数据预处理上引入零均值化及差分法以便获得稳定数据进行计算，在模型参 数辨识方面引入带遗忘因子的最小二乘递推算法，实现了在线预测的功能；针埘交通流的特性建立了基于卡尔曼滤波的交通预测模型，并针对模型初值 难以确定的限制，引入基于统计方法的模型初值确定方法；分别介绍了BP神经网络和RBF神经网络，针埘BP网络收敛速度慢以及目标函数存在局部极小问 题，介绍了可变学习率、动量法、L-M法等改进训练算法，比较了两种网络的特点，提出RBF在短时交通预测领域的良好应用前景。 3．交通流参数预测研究。对短时段交通流参数的可预测性进行分析研究，针对我国高速公路交通数据来源，提出了基于时间序列改进方法、卡尔曼 滤波方法、BP神经网络方法、RBF神经网络方法的预测模型，并利用检测数据进行仿真预测，对各种方法进行了深入分析，确定各种方法的预测性能。 4．行程时间预测。对行程时间的基本概念进行了解释，并在没有行程时间数据的情况下，推导了利用其他交通流参数进行估算的方法，得出了高速 公路路段连续交通流及间断交通流的行程时间函数，以及路线行程时间函数。结合车辆探测数据和环形线圈检测数据利用卡尔曼滤波方法，设计了高速 公路路段行程时间预测模型。从高速公路路网角度提出路网行程时间预测方法，结合时间空间两重坐标提出行程时间域穿行法，并利用仿真实例说明方 法的优势。 本论文的研究依托江苏省交通科学研究计划项目：高速公路联网监控的监控信息平台、监控策略与接口技术研究。
    2.期刊论文 朱顺应.王红.李关寿.韩直 高速公路交通流参数实时预测AML法 -重庆交通学院学报2004,23(2) 探讨了用于高速公路交通流参数实时预测类型,提出了交通流参数的线性神经网络方法,且利用该法对交通量、时间占有率和点速度的实时预测进行 了应用性研究. 3.学位论文 刘震 基于超声的高速公路交通流参数获取研究 2006 随着全球交通问题的日益突出，智能交通系统（ITS）成为目前研究的热点。ITS是一个很大的领域，包含了很多子系统，本文主要对位于ITS底层的 交通流参数获取领域进行了研究。在分析了目前国内外常用的多种交通流检测方案后，本文设计了一种基于超声的交通流参数获取方案。该方案以超声 测距所获得的数据作为分析交通流的基础。 本文对基于超声数据的交通流参数获取进行了研究，实现了一系列相关算法。包括一种对噪声不敏感的车辆波形提取算法和一种基于时序的车辆波 形匹配算法，并给出了车高、车长、车速、流量、密度这些交通流参数的获取算法。针对基于超声的数据波形的特点，本文所实现的车辆波形提取算法 可以在有系统噪声干扰的情况下准确提取出车辆的波形，而本文所实现的车辆波形匹配算法则对车辆提取过程中误提取的噪声的干扰具有一定的鲁棒性 ，且发生匹配错误后不会使错误积累，不影响下一辆车的波形匹配。 另外，本文对交通流参数获取所需的车型分类进行了重点研究。设计了一种较为通用的车型分类方案，并针对该分类方案的特点将贝叶斯决策理论 和傅立叶描述子模型引入到车型分类算法中。本分类算法采用了多级分类的方式，即首先通过贝叶斯决策模型对车型进行初步分类，而后在初步分类的 基础上通过傅立叶描述子模型对车型进行二次分类。在初步分类时使用了非参数估计的Parzen窗法来获得分布未知的类条件概率密度，在研究傅立叶描 述子模型时，本文还对一辆车的采样点的个数与傅立叶描述子描述能力的关系进行了详细分析。 基于超声的交通流参数获取原型系统已经在PC机上实现，并在现场实验中取得了比较理想的结果。 4.学位论文 刘震 智能交通信息采集技术研究与软件实现 2006 我国高速公路建设在最近几年得到了突飞猛进的发展，人均拥有机动车辆迅速增长，但是对高速公路交通流量特性和通行能力的研究显得相对滞后 ，缺少适合我国国情的参数、模型及合理的分析体系。这在一定程度上影响交通资源的使用率，同时也不能为决策部门提供参考数据。本文针对我国高 速公路的现状，结合现有的交通管理体系，提出了一种全新的智能交通系统数据采集解决方案。该系统的分析体系、采集基础数据的精度和交通流参数 适合我国的高速公路状况，很好地满足了我国智能交通系统(ITS)的各项要求，达到国内领先水平。 本文首先对交通流数据采集的原理进行了讨论和研究，然后分析和论述了车辆识别和分型算法，最后给出了整个系统的体系结构和实现方法。主要 内容如下：1.在数字滤波方面，本文提出了波峰波谷滤波算法，通过查找一个波形的波峰和波谷来确定一个完整波形，既保障了滤波的准确性，又保障 了系统的性能。2.在动态称重方面，本文通过对力学公式的推导，得出了当荷载匀速通过传感器时，传感器输出仅与总荷载和速度有关，而与荷载的长 度及分布无关的结论，并给出了载重测算公式。3.在车辆分型方面，本文介绍了国际上最流行的ACC码，并根据其演化成自定义的UDC代码，从而很好地 解决了自动化分车型精度低的难题。4.通过面向对象的设计理念，采用了Strategy、Facade、Singleton等设计模式对系统进行构架，实现了一个低耦合 、高内聚的具有很好的可扩充性的嵌入式系统，并在天津市公路局的33个交通调查检测站点中得到实际应用，产生了良好的科学价值和巨大的经济效益 。 5.学位论文 殷小兰 交通流参数视频检测技术的研究 2006 交通流参数的视频检测在智能交通系统(ITS)中起着越来越重要的作用，它能使交通管理者更加全面地了解交通运行状况。常用的交通流参数的检测 有多种方式，但其中基于图像处理技术的视频车辆检测方式近年来发展很快，由于它具有许多其他参数检测方式所没有的优点，因此它逐渐地成为智能 交通系统领域的一个研究热点。 基于视频的交通流参数检测系统具有直观、安装简便、费用低，它代表了车辆检测器的发展方向。在高速公路上，车辆是按车道行驶的，车辆的检 测同样也是基于各个车道上的交通图像分析和处理来实现，我们通过在各个车道上设置虚拟检测区域，通过提取检测区域中的图像特征来检测交通流参 数，该方法的特点就是处理运算的图像区域相对要小，减少了运算量，降低了运算负荷。 本论文以在高速公路上录制的一段交通图像视频为研究对象，对图像背景获取、图像门限分割及二值化、图像去噪等图像预处理技术做了较深入的 研究与实验，并在此基础上通过虚拟检测区域内图像的特征提取，分析设计了交通流参数检测(包括车流量和车辆速度)的算法。具体的研究内容主要有 ： (1)研究并分析了在交通图像视频里面如何提取运动目标的过程，采取背景差分的方法来提取运动车辆目标； (2)根据高速公路的道路特性，提出采用基于Hough变换的车道结构分析方法，为多车道路面的各个车道的交通信息参数统计作准备； (3)根据用户设置的虚拟检测区域，分析该区域内图像随时间变化的特征，完成车辆相对于虚拟检测区域的位置判断； (4)通过车辆相对于检测区域的位置，分析设计了车流量统计、车辆速度测算等算法； (5)分析了影响检测参数精度的主要因素，并提出了解决的方法。 最后，本文所使用的算法，主要采用了VC++6.0、Matlab以及OpenCV图像开发包，在PC机上给予了设计与实现，开发了一套交通流参数的视频检测系 统，并取得了较好的效果。 6.学位论文 王强 基于计算机视觉的交通流参数采集理论与方法研究 2001 该文研究的主要内容是将计算机视觉和模式识别技术应用到高速公路交通流参数采集工作中,以提高交通管理的自动化和现代化水平.该文研究围绕 着高速公路上车辆检测,车速测量以及车型识别展开,并建立了实际系统.在摄像机标定算法研究中,该文根据道路现场环境的特点,提出了基于平面约束的 三维重建方法,有效的实现了摄像机内部参数的标定,能够有效完成图像坐标与道路平面坐标的转换.车辆检测算法采用线式背景差减检测法.车型识别算 法采用基于BP网络的车型识别方法,网络分三层结构,输出层有三个节点,分别代表轿车,卡车,大客车.网络训练采用引入动量项的改进训练方法,该文对隐 层节点数和分块以及图像明暗变化对识别精度的影响作了大量的实验.最后,该文介绍了研究工作中建立的交通流参数采集系统.系统基于NT/95环境开发 ,采用C/S结构,客户端软件完成数据采集,服务器端完成数据存储、分析功能.系统运行稳定,可靠. 7.期刊论文 王富.熊烈强.李杰.WANG Fu.XIONG Lie-qiang.LI Jie 高速公路交通流数据检测技术 -公路 2005,""(12) 结合应用实践,介绍了现代交通流检测技术--视频检测技术、磁映像技术、橡胶气压管传感器技术和远程微波传感器技术的工作原理及在高速公路交 通流检测中的应用,对每种检测设备的适用条件、安装要求进行了详细论述.并以MetroCount 5600车辆分型统计系统的Traffic Executive交通量管理软 件为例,对高速公路的交通流参数关系进行分析.实践证明,以上4种检测技术能为高速公路交通流特性研究提供所有交通流参数,为高速公路交通流特性研 究提供有力的数据支持. 8.学位论文 杨晓鹏 基于视频的交通流参数检测系统研究 2008 近年来，世界各国先后建立了四通八达的交通运输网络，但交通工具的增长速度远远高于道路和其他交通设施的增长，随之引起一系列交通问题 ，造成巨大的物质与经济损失，仅靠修建道路和其他交通设施来解决该问题的效果也十分有限。因此交通流的监测、疏导与管理则显得非常必要。目前 ，高速公路和城市道路沿线设置摄像机，将其信号传输至监控中心集中监控，从而为交通流参数的视频检测打下了基础。 本文是一个信息技术和交通工程充分融合的系统研究，采用从理论分析和系统调研到工程实践的手段，从对现有交通流参数检测器的分析入手，研 究系统的硬件设备的选择、所涉及的检测算法等关键问题，设计了系统的框架与模型。对各种交通流参数检测算法进行了深入的研究，并编写代码进行 检验，从算法的时间效率和检测效果两个方面对算法提出改进与优化，直至达到系统实时性的要求。主要涉及的算法有：基于统计模型的背景提取与更 新算法；运动目标区域融合算法；运动物体阴影去除算法；基于目标匹配的车辆跟踪算法等一系列算法。在上述算法的基础上，实现了对交通流参数的 准确提取。 在交通流参数提取的基础上，本文还实现了交通流参数检测工作站和掩码图制作软件等辅助软件的编写与开发，很好的实现了该系统的人机交互功 能。系统实现了对道路视频图像的实时播放、交通流参数的实时提取与显示等主要功能，可应用于高速公路和城市道路中对交通流进行实时的监控，从 而方便管理人员对道路交通进行疏导与管理。最终，基于视频的交通流参数检测系统得以开发和实现，经过测试达到了设计要求，系统在技术实现上可
    供借鉴。 9.学位论文 王江锋 高速公路交通拥挤状态自动识别方法研究 2004 本论文所依托的科研项目为国家“十五”科技攻关重大项目《智能交通系统关键技术开发和示范工程》和国家自然科学基金项目《智能化高速公路 突发事件监控系统关键理论与方法研究》。通过对我国高速公路交通拥挤特性的分析，运用数据挖掘技术设计了两种用于高速公路的交通拥挤状态自动 识别(ACI)算法，并利用模拟数据和实测数据进行测试，结果表明所设计的两种算法在性能上优于已有的经典ACI算法。 本文的主要研究工作及创新之处体现在：分析了高速公路交通拥挤的特性，以及本论文ACI算法的适用条件，为算法的设计提供了相应的理论基础 ；提出ACI算法选择交通参数的原则，并对ACI算法所用交通参数及其可得性进行了分析，为算法输入变量的设计提供了充分的交通参数保证;根据对经典 ACI算法的分析，基于数据挖掘技术设计了两种ACI算法，即F算法和ANN算法，并对每种算法的设计过程进行了详细分析，为算法的实证研究奠定理论模 型基础；分别利用实测数据和模拟数据对六种ACI算法进行了实证分析，结果表明本论文设计的两种ACI算法具有良好的有效性和可移植性，能够对发生 在高速公路上的交通拥挤进行正确识别。 摘要 本学位论文是结合国家“十五”科技攻关重大项目《智能交通系统关键技术开发和示范工程》(2002BA404A03)子课题“基础交通信息采集与融合技 术研究”等项目完成的。全文共六章，第二章、第四章和第五章是论文的重点。 第一章介绍了论文的研究背景、研究目的和意义以及研究的主要内容。随着世界各国交通拥挤问题的日益严重和智能交通系统的出现，交通管理人 员已经意识到先进的交通管理系统是现阶段解决交通拥挤的最为有效的措施。作为其关键技术之一的交通拥挤自动识别算法的研究工作已经在20世纪 60年代开始，比如著名California算法和McMaster算法。这些算法有的已经应用到实践当中，通过实践证明，这些算法在识别性能上各不相同，主要是 由于当时的检测技术和数据分析技术比较有限，这也是本学位论文研究新算法的主要背景之一。高速公路交通拥挤自动识别算法的有效实施，可以使交 通管理部门实时、有效的跟踪高速公路上的交通状态，一旦发现道路上的交通状态发生异常，就要及时的采取预防和疏导措施，通过信息发布系统随时 将拥挤的情况发布给出行者，以免造成二次拥挤使得路网严重阻塞。因此，有效的交通拥挤识别算法对解决高速公路上的交通拥挤问题有着重大的经济 利益和社会意义。 第二章详细分析了拥挤交通流的特性，并对两种类型交通拥挤模式下三个交通流基本参数的变化规律进行了定性描述。在此基础上，利用VISSIM交 通模拟软件模拟了不同程度下的交通拥挤，并分析了ACI算法的适用条件。利用模拟的数据分析了不同拥挤情况下两个模拟检测量同交通需求、通行下降 和检测站距之间的关系，并得出了以下的结论： 1.所采集交通拥挤数据的有效性与发生拥挤相邻检测站之间的距离有关，存在一个最佳检测站距离。 2.交通流参数的变化程度和道路通行能力的下降程度有关，当道路的通行能力下降到一定程度时，交通流的各个参数的变化才会比较明显。 3.在流量很小的情况下，交通流的微小波动都可以引起检测站数据的明显波动。 这一章最后给出了本论文高速公路交通拥挤状态识别的体系框架。 第三章对本论文设计的ACI算法所需的交通流参数及其可得性进行了分析。首先，分析了ACI算法所选交通参数的选用原则，并从交通管理部门和经 典ACI算法两个方面，对常用的交通参数进行了分析。然后基于高速公路ACI算法设计前期准备的需要，对算法所需的交通信息特别是动态交通信息进行 了分析。结合现有的交通采集技术，分析了各类检测器的优缺点和可获得的交通流参数，这也为算法的输入变量设计提供了更多的参数选择。 第四章分析了高速公路ACI算法的设计过程。首先，回顾了经典的ACI算法，分析了这些算法在识别性能上存在的缺点，并论述了开发一种能应用于 ATMS的新算法的必然性。然后，基于数据挖掘技术(DataMiningTechnology)本论文给出了两种自动识别算法，即F算法和ANN算法。对于每种算法，论文 给出了算法流程图、算法的输入变量、算法的基本原理以及算法的计算步骤等。 第五章对六种ACI算法的进行了实证研究。首先，介绍了实证研究的一些准备工作，包括算法实证研究中所用模拟数据和实际数据的来源，以及在识 别算法设计过程中常用的数据处理技术和阈值调整的方法，并给出了相应的公式。并从有效性和可移植性两个方面对六种ACI的识别性能进行了分析，在 算法的有效性分析中，分别利用五个检测区的分区样本数据和总体样本数据对算法进行标定，然后对五个检测区的其它数据进行分区测试和总体测试。 在算法的可移植性分析中，利用单个检测区数据标定的算法对其它检测区的数据分别进行识别，并结合IR-FIR曲线关系图对每种算法的可移植性进行了 分析。结果显示本论文开发的两种算法在离线状态下的识别性能良好。 第六章对全文进行了总结，回顾了论文的研究过程以及论文的主要内容，同时给出了论文的创新点。最后提出了作者下一步需要继续研究的工作。 10.会议论文 刘伟.王晓雯.向红燕 高速公路隧道交通流参数分析及预测 2006 结合高速公路隧道交通管理对交通流参数要求，本文采用交通流参数一体化观测方法，调查高速公路长大隧道的交通运行状况，获取交通流常用参 数的数据，研究隧道交通流的特性，并深入地分析和挖掘了交通流参数之间的关系；探讨利用常规交通检测器获取的地点交通流参数，运用数据挖掘和 融合手段，对交通流参数进行信息扩展，预测区间交通流参数，为隧道交通信息化管理和智能化控制提供支撑。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xagyxyxb200903017.aspx 下载时间：2010年6月12日
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