摘 要

随着社会的发展，机动车数量的不断增加导致了现代交通压力也日趋明显。在这个大背景下，社会各界都开始呼吁更好的道路交通安全。本文研究的基于视频的车速检测与超速报警系统在处理道路交通问题方面有着很好的应用，这个系统本身灵活便捷，检测效率高，并且具有良好的发展前景。其中重点研究的是基于一段视频，如何准确的检测出车辆以及如何准确的计算出当前车辆的速度，最终，本文基于MATLAB平台，利用相应的代码完成了基于视频的车速检测及超速报警系统。

针对如何正确的检测出车辆，本文提出了车辆检测区的概念，并对其进行了相关的说明，在以这些理论为背景的前提下，本文提出了相关算法的解释，因而很大程度增加了计算的效率，从而使整个车速检测与超速报警系统有了一个稳定的基础，使得后面的计算更加准确。

以车辆检测区为前提的条件下，本文设计了基于车辆检测区的车速检测算法。完整的方法是这样的，首先，通过车辆检测区我们来判断出车辆的位置，然后以该像素的质心部分为依据，来模拟车辆的位置，最终，利用单视测量技术来计算出车辆在像素中的位移，从而换算比例尺得到最终的实际物理位移。根据不同帧之间的时差，通过速度位移公式计算出汽车当前的速度。本文对以上两个算法进行了实验测试与系统分析，最终证明了基于视频的车辆检测与车速计算的算法对于部分公路和交通要道等场景的检测是可行的。同时以MATLAB为平台，利用相关代码实现车速检测和超速报警功能。

关键词：车辆检测区；车辆标识域；质心计算

Abstract

With the development of society and the increasing number of motor vehicles, the pressure of modern traffic is becoming more and more obvious. Under this background, the society also has more and more high requirements for road traffic safety. The speed detection and overspeed alarm system based on video has a good application in dealing with road traffic problems. The system itself is flexible, convenient, high detection efficiency, and has good prospects for development. The focus of the study is based on a video, how to accurately detect the vehicle and how to accurately calculate the speed of the current vehicle. Finally, based on the MATLAB platform, this paper uses the related code to complete the speed detection and overspeed alarm system based on video.

In view of how to detect the vehicle correctly, this paper puts forward the concept of the vehicle detection area and explains it. On the premise of these theories, this paper puts forward the interpretation of the relevant algorithms, thus greatly increasing the efficiency of the calculation, so that the whole speed detection and the overspeed alarm system are available. A stable foundation makes the subsequent calculation more accurate.

Under the premise of vehicle detection area, a speed detection algorithm based on vehicle detection area is designed in this paper. The complete method is this. First, we determine the position of the vehicle through the vehicle detection area, and then simulate the position of the vehicle based on the mass of the pixel. Finally, the displacement of the vehicle in the pixel is calculated by the single view measurement technique, thus the actual physical displacement of the scale is converted to the actual physical displacement. . According to the time difference between different frames, the current speed of the vehicle is calculated by the velocity displacement formula. In this paper, the experimental test and system analysis of the above two algorithms are carried out. Finally, it is proved that the algorithm of vehicle detection and speed calculation based on video is feasible for the detection of some highways and traffic key scenes. At the same time, MATLAB is used as platform to realize vehicle speed detection and overspeed alarm by using related code.

Key Words：Vehicle detection area；Vehicle identification domain；centroid calculation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 国内外现状的分析 1

1.3 本文主要工作的介绍 2

1.3.1 基本内容 2

1.3.1 技术方案 2

1.4 本文组织结构的展示 3

第2章 相关技术基础 4

2.1 数字图像的介绍 4

2.2 彩色图像与灰度化 4

2.2.1 RGB彩色模型 4

2.2.2 灰度化 4

2.3 数学形态学 5

2.4基于视频的车速检测原理 5

2.5基于视频的车速检测方法 6

2.5 本章小结 6

第3章 车速检测 7

3.1 基于视频的车速检测系统框架 7

3.2车速检测算法 8

3.2.1参考点的检测与匹配 8

3.2.2物理坐标的变换 9

3.3实验结果的展示与分析 11

3.4 本章小结 11

第4章 车辆超速检测系统 12

4.1超速报警系统的框架 12

4.2 超速报警系统的实验演示 13

4.3本章小结 13

第5章 总结与展望 14

5.1 总结 14

5.2 展望 14

参考文献 16

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

随着信息时代的来临，小汽车作为工业时代的代表也逐渐被电子信息的系统所影响着，一般的汽车系统渐渐的难以满足现代人的要求，从而逐步转型为电子汽车。社会在进步，时代在发展，人们的生活水平也在慢慢的提高，电子汽车作为时代的产物也一步步走进了各家各户，然而，随之产生的道路交通问题也越来越严重。以往简单的道路修建以及交通管理已经很难满足信息时代的要求，所以各个国家的研究者都开始将眼光投向智能交通这一领域。因此，本文提出了基于视频的车速检测与超速报警系统，在实验的验证下完成了对当前道路交通的智能检测，大大提高了道路安全检测的效率，同时也解决了以往人为交通检测中人的疲劳以及实时性与准确性不高的问题。

1.2 国内外现状的分析

2010年至今，小汽车的产量以一种相对稳定的趋势逐年增加，无论是国内还是国外，因车辆而引起的道路交通安全以成为全世界人民普遍关心的问题。2012年，美国，日本等国家为了保障人民生命财产安全，提出制定了相关的道路交通安全法规，为了满足其对于道路交通安全的有效性，交警部门采用了各种各样各样的方法，其中首要的技术就是图像处理技术。图像处理技术的实时性强，有效的解决了人眼所不能准确辨别车速的问题，同时因为是机器控制的原因，设计出来的系统没有疲劳的情况，能够24小时不间断的对当前道路交通进行检测，从而保障了人们的出行安全。

我们国家作为信息时代的追随者，在利用数字图像处理^[1]来解决道路交通问题方面也做出了不小的贡献。2013年至今，我们国家已经相继推出了多种基于计算机图像处理^[2]来对当前道路交通进行检测以及记录超速车辆并给予警报的系统。其中，基于matlab的图像处理应用^[3]来完成车速检测系统的研究，通过matlab来对数字图像进行处理与分析^[4]，因为其适用性强，计算速度快，实时性高等特点，使得其在车速检测及超速报警系统中显得尤为关键，是图像工程^[5]的又一大壮举。随着信息时代的来临，智能交通系统（ intelligent transportation systems）^[6]也在逐渐的普及，车速的检测也有最原始的人眼或是胎痕发展到了对车流视频的自动处理^[7]，其原理就是将视频分帧成图像，基于图像来对运动车辆进行测速^[8],他的出现有效的缓解了交通的压力，保障了人们出行的人生安全，对当前社会的交通安全问题作出了不小的贡献。

1.3 本文主要工作的介绍

1.3.1 基本内容

本次论文的基础是matlab软件，基于matlab设计了一个车速检测及超速报警系统。Matlab是一款功能强大的计算处理软件，在图像处理，视频处理以及语音处理方面有着很好的运用。同时matlab有着大量的内置函数，擅长使用矩阵的形式处理数据，这就使得它可以在各种各样的分析与仿真中发挥着不小作用。例如在本次的设计中，我们将一段车流视频给到matlab，它便会自动对其使用分帧，加窗，二值化等手段，按要求对这段视频进行相应的处理，并将最终的结果显示在屏幕上，从而完成车速的检测与超速的报警。

随着人类社会的不断发展，小汽车也渐渐成了每个家庭最常用的交通工具。但是随着越来越多的小汽车涌入道路，随之带来的道路交通安全隐患也越来越高，人们的出行受到了新的威胁，其中最大的一部分就是由于超速而引发的道路交通问题。