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能见度是高速公路安全行车的要素。当前,出于安全考虑,往往凭借孤立的传统气象能见度仪的检测,动辄简单封路,这是由于这种能见度仪检测的样本空间相当有限,加以数十万/台的昂贵价格,而不可能沿路密集布设,难以真实反映路段能见度,也无法分析雾的分布,未能提出按雾况等级限速,或按雾况分布作迂回消息发布。这就严重影响出行者的时间和公路公司的经济效益。为此,提出了基于路况视频的能见度检测算法,以充分利用高速公路沿线的监控摄像机,实现各种天气条件下的能见度计算。
通过对气象能见度定义、性质及现有检测方法的分析,论文提出采用基于路况视频的能见度检测方法。在分析和比较以亮度对比、双亮度差、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,深入研究了其实现方案,并提出了路况视频能见度检测系统的总体架构,设计了网络构成和工作流程。
视频能见度检测算法包括以下主要内容:通过在高速公路路面预置目标标线提供用于检测的距离信息;对路况监控视频进行降噪滤波和摄像机状态检测等预处理后得到含有目标物的去噪图像;利用目标物的位置关系将目标物从原图像中分割出来,并对每一目标物图像进行多余信息去除,保证得到的目标物图像能够真实反映现实场景;对每一个目标物图像进行对比度计算,提取能反映能见度变化的特征量;根据Koschmieder定律中关于特征与距离呈指数分布的性质对特征量进行非线性拟合,得出对比度与距离的映射关系,并结合国际照明委员会(CIE)推荐的对比阈值即能计算出当前条件下的能见度值。
路况视频能见度检测系统研究以江苏省交通科学研究项目《高速公路运行状况视频监测系统研究》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。