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能见度是高速公路运行安全的要素,低能见度往往会导致恶性交通事故。传统的气象能见度检测仪造价昂贵,维护复杂,难以沿高速公路线密集架设,以实现低能见度气象的全程监测。为此,提出了基于路况视频的气象能见度检测方法,以充分利用高速公路沿线的监控摄像机,利用计算机图像处理技术,实现对低能见度天气的全程监测。
通过对气象能见度定义、性质及现有检测方法的分析,论文提出了视频能见度检测系统的总体框架,划分了各个功能模块,设计了网络构成和工作流程。在分析和比较以亮度差、图像对比度等不同的图像特征参数进行能见度检测的方法的基础上,拟定了通过预置标志的图像对比度进行视频能见度检测的算法,深入研究了其实现技术,并进一步简介了夜间能见度检测的方案。
视频能见度检测算法主要包括以下两个核心内容:提取图像中能够反应能见度变化的图像特征参数;分析图像特征与距离之间的关系,利用临界能见距离处的图像阈值计算气象能见度值。因此,通过在高速公路路面预置目标标线,提供用于检测的参照目标。在对摄像机拍摄的图像进行降噪滤波等预处理后,分割出预置路面标线的图像,并对其进行Canny边缘检测、B-Spline小波分析及图像对比度计算,以提取能反应能见度变化的特征量。通过分析所提取的图像特征关于距离呈指数分布的性质,采用非线性最小二乘法拟合此指数分布中包含的未知参数。在计算出临界可见距离处对应的图像特征参数阈值后,结合图像特征与距离之间的指数关系,即能计算能见度的值。
视频能见度检测系统研究以江苏省交通科学研究项目《高速公路交通运行状况监测系统研究》为背景,兼容高速公路监控系统,具有直观准确、符合人眼视觉习惯的特性,能够对全路段能见度情况进行实时统计与分析。目前已在江苏省宁常镇溧高速公路搭建了试运行系统,进行实验与测试。实验结果表明,视频能见度检测系统实时性好,检测准确度高、误差小,能够满足高速公路行车安全的要求,且具有较好的鲁棒性。