基本信息
- 項目名稱：
- 基于軟、硬件并行處理的多區(qū)域車輛識別及跟蹤
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品采用混合貝葉斯（Bayes）前景與背景分離模型、Meanshitf連通區(qū)域跟蹤方法與Kalman目標位置預測等算法，結合多區(qū)域圖像掩碼技術、多核并行技術、程序OpenMP并行技術等,設計實現(xiàn)了多區(qū)域動態(tài)車輛識別與跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)是視頻智能交通系統(tǒng)的一部分，主要解決交通復雜場景中動態(tài)目標（車輛、行人等）的實時、準確識別與跟蹤問題，為交通預警與疏導系統(tǒng)提供高可靠性的數(shù)據(jù)。
- 詳細介紹：
- 計算機視覺技術融合了計算機、信號處理、圖像處理技術等，從信息處理的層次研究視覺信息的認知過程。通過視覺感知理論程序化，使計算機對動態(tài)目標（車輛、行人、飛行器等）進行實時準確的識別與跟蹤，是計算機視覺研究的核心內(nèi)容，并在視頻智能交通、智能機器人視覺導航、軍事視覺制導等領域有著巨大的實用價值和廣闊的應用前景。 視頻智能交通能夠在有限的“治堵”空間中緩解和解決交通擁堵、環(huán)境污染等交通問題。在多核架構下，應用計算機視覺技術進行實時的動態(tài)車輛識別跟蹤與分類，進而提取交通流等交通參數(shù)和車輛特征，為交通預警與疏導提供可靠豐富信息，是視頻智能交通研究與實現(xiàn)的關鍵技術。本作品充分利用開源計算機視覺庫OpenCV2.0，采用混合貝葉斯（Bayes）前景與背景分離模型、Meanshitf連通區(qū)域跟蹤方法與Kalman目標位置預測等算法，結合多區(qū)域圖像掩碼技術、多核并行技術、程序OpenMP并行技術等,設計實現(xiàn)了多區(qū)域動態(tài)車輛識別與跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)是視頻智能交通系統(tǒng)的一部分，主要解決交通復雜場景中動態(tài)目標（車輛、行人等）的實時、準確識別與跟蹤問題，為交通預警與疏導系統(tǒng)提供高可靠性的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中動態(tài)目標識別與跟蹤的多區(qū)域化（規(guī)則區(qū)域和非規(guī)則區(qū)域），使系統(tǒng)達到了較好的實時性，極大地提高了動態(tài)目標識別與跟蹤的準確率。 作品中最后通過實驗測試了系統(tǒng)的性能（識別與跟蹤的實時性和準確率）。實驗結果表明：一方面，該系統(tǒng)在識別與跟蹤多區(qū)域動態(tài)目標（車輛、行人、飛行器等）時，能夠達到較好的實時性和較高識別準確率，為交通預警與疏導提供高可靠性的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的實時性與準確率（平均正確識別率達92%以上）與歐美等發(fā)達國家同類系統(tǒng)（平均正確識別率為78%，最高達92%。）相比，達到較為先進的水平；另一方面，系統(tǒng)還能夠識別與跟蹤有微小動態(tài)場景的其它動態(tài)目標（飛機、導彈等）。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1、作品設計、發(fā)明的目的 本作品的設計、發(fā)明主要有以下兩個目的： （1）隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程不斷加快，機動車擁有量不斷增長，由此帶來的交通擁堵、環(huán)境污染和能源短缺等相關問題也成為世界各國共同面臨的難題。中國也不例外，在“機械化快過城市化”的大背景下，中國城市，特別是大、中城市的交通擁堵將會日趨嚴重。而且，在強大的“城市化模式慣性”面前，“治堵”的人為空間極其有限。如何利用好這僅有的空間，就成為了解決交通擁堵問題的關鍵。本作品在多核架構下，運用計算機視覺技術進行實時的動態(tài)車輛識別跟蹤與分類，提取交通流等交通參數(shù)和車輛特征，為交通預警與疏導系統(tǒng)提供高可靠性的數(shù)據(jù)信息，通過智能化的視頻交通預警與疏導系統(tǒng)緩解和解決交通擁堵、交通事故、環(huán)境污染等交通問題。 （2）以復雜環(huán)境中動態(tài)車輛的識別與跟蹤為基礎，結合計算機視覺技術、信息安全技術、計算機多核并行技術，研究其它動態(tài)場景（天空、海洋等）和動態(tài)目標（飛機、導彈等）的實時識別與跟蹤，使動態(tài)車輛識別與跟蹤系統(tǒng)的多區(qū)域化技術能夠在智能機器人視覺導航、軍事視覺制導等領域有所應用。 2、本作品的創(chuàng)新點 （1）采用基于機器視覺的多區(qū)域圖像掩碼技術和線程多區(qū)域圖像處理等技術。 （2）應用多核、多線程及GPU技術與并行算法有機結合的基礎理論，采用軟、硬件同時并行的方法來加速任意多個區(qū)域視頻圖像的動態(tài)目標識別及跟蹤。
科學性、先進性
- 視頻智能交通領域我國與歐美等發(fā)達國家相比，我國的發(fā)展與建設水平都比較低，據(jù)云南省交警總隊和云南省昆明市交警支隊的提供的資料：在實際應用中，我省的車輛平均正確識別率為17%，最高可達26%；我國的車輛平均正確識別率為42%，最高達70%；歐美發(fā)達國家的車輛平均正確識別率為78%，最高達92%。本作品中的基于軟、硬件并行處理的多區(qū)域車輛識別與跟蹤系統(tǒng)與歐美等發(fā)達國家的同類系統(tǒng)相比，本作品中的系統(tǒng)具有以下三個先進性： （1）系統(tǒng)達到了實時性較好。單區(qū)域車輛識別與跟蹤時約能達到250幀每秒，是實時視頻播放速度的8倍左右（標準的視頻攝影、播放速度：每秒25~30幀）；三個感興趣區(qū)域車輛識別與跟蹤時，約能達到86幀每秒，是實時視頻播放速度的3倍左右。（測試環(huán)境見研究報告） （2）本作品中的系統(tǒng)車輛識別與跟蹤的準確率達到92%以上，與歐美發(fā)邊國家相比，達到較為先進的國際水平。 （3）本作品中首次在車輛識別與跟蹤領域內(nèi)實現(xiàn)了任意(規(guī)則區(qū)域和不規(guī)則區(qū)域)多區(qū)域動態(tài)車輛識別與跟蹤。
獲獎情況及鑒定結果
- 2011年云南大學12屆科技作品三等獎
作品所處階段
- 應用測試階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 合同
作品可展示的形式
- 演示和錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 1、本作品的技術特點和優(yōu)勢：與國內(nèi)外同類系統(tǒng)相比，作品采用軟件與硬件同時并行處理多區(qū)域動態(tài)目標識別與跟蹤的融合技術，這使系統(tǒng)識別與跟蹤的實時性較好，準確率較高（平均92%以上），達到了歐美等發(fā)達國家（平均正確識別率達78%）的先進水平。同時，國內(nèi)外首次實現(xiàn)檢測系統(tǒng)的任意多區(qū)域化。2、本作品的適用范圍：本作品能應用于智能交通，同時與能夠應用于智能防盜報警系統(tǒng)（檢測目標場景中運動目標報警），智能監(jiān)控系統(tǒng)（自動識別目標）、可疑目標檢測與跟蹤系統(tǒng)、 智能機器人視覺導航、軍事視覺制導領域等。3、本作品推廣前景、市場分析和經(jīng)濟效益預測：本作品中的系統(tǒng)能夠緩解和解決交通擁堵、環(huán)境污染等交通問題。同時系統(tǒng)還能夠識別與跟蹤其它運動物體，可應用于智能安全監(jiān)控與防盜和智能機器人視覺導航、軍事視覺制導等領域。作品具有廣闊的市場應用空間和巨大的社會效益。施工無需開挖路面、封閉車道，也不會因道路重鋪或拓寬車道而影響交通檢測。不僅可以節(jié)省人力、時間及物力，而且還可以大大減少項目及工程的投資。具有難以估量的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 交通場景中對車輛實時識別與跟蹤是交通流信息獲取最重要、也是最基本的步驟和核心。國內(nèi)外車輛識別的措施，主要有磁感應、微波雷達、超聲波、激光等，目前基于視頻檢測獲取交通流參數(shù)的研究已成為該領域的最前沿。在智能交通系統(tǒng)的具體實施上，美國在規(guī)劃中將智能交通系統(tǒng)劃分為六個領域，分別是：先進交通管理系統(tǒng)，先進出行信息系統(tǒng)，先進車輛控制與安全系統(tǒng)，商用車輛操作系統(tǒng)，先進公共交通系統(tǒng)，以及農(nóng)區(qū)交通系統(tǒng)；而我國智能交通領域的研究可劃分為五個主要方面，它們是：智能交通信息系統(tǒng)，智能交通控制系統(tǒng)，交通規(guī)劃與管理系統(tǒng)，交通系統(tǒng)建模與分析和智能車輛系統(tǒng)。實時準確交通信息的獲取是智能交通系統(tǒng)及其子系統(tǒng)實現(xiàn)其各項功能并良好運行的基礎，由于我國智能交通建設剛剛起步，交通信息的采集、處理與通信等方面技術的研發(fā)就成為目前的重點之一。智能交通信息系統(tǒng)旨在大中城市優(yōu)化城市宏觀交通設施的利用，對城市交通流量進行統(tǒng)計、預測、事故檢測和動態(tài)規(guī)劃。 據(jù)云南省交警總隊和云南省昆明市交警支隊的提供的資料表明：在實際應用中，我省的車輛平均正確識別率為17%，最高可達26%；我國的車輛平均正確識別率為42%，最高達70%；歐美發(fā)達國家的車輛平均正確識別率為78%，最高達92%。目前國內(nèi)只有指定區(qū)域的車輛識別與跟蹤系統(tǒng)，并沒有雙區(qū)域或多區(qū)域的車輛識別與跟蹤系統(tǒng)。國外也只有指定區(qū)域和雙區(qū)域車輛識別與跟蹤系統(tǒng)，而沒有多區(qū)域，特別是任意多區(qū)域（規(guī)則區(qū)域和不規(guī)則區(qū)域）的車輛識別與跟蹤系統(tǒng)
