基于FPGA的交通路口車流量檢測方法研究

摘要：為了使車流在交通路口順暢通過，通常需要統(tǒng)計一個交通信號燈周期內(nèi)的車流量，以實現(xiàn)交通信號燈的自動配時。文中提出了一種交通路口的車流量檢測算法。通過在道路前方設(shè)置檢測線，進(jìn)而統(tǒng)計檢測線灰度變化的情況，即可統(tǒng)計出通過的車流量。并對其進(jìn)行FPGA的硬件仿真。實驗結(jié)果表明，此方法實現(xiàn)簡單，運(yùn)算處理速度快，能夠得到較滿意的結(jié)果。
關(guān)鍵詞：交通；車流量；檢測線；FPGA

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市化進(jìn)程的逐步加快，我國的車輛數(shù)量正在迅速增長，這樣就給城市交通帶來的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)——交通擁堵。交通擁堵不但使事故發(fā)生率加大，而且也加劇了環(huán)境污染，造成了資源浪費(fèi)。為了緩解交通壓力，減少車輛延誤和環(huán)境污染，實現(xiàn)智能交通信號控制是建設(shè)資源節(jié)約型社會的必然選擇。
在我國，現(xiàn)如今交通信號控制系統(tǒng)主要采取定時控制的方式。定時控制不能根據(jù)車流量自動調(diào)節(jié)紅綠燈時間，必然會造成車輛延誤及交通擁塞等情況。因此根據(jù)具體的車流量來控制紅綠燈時間，可有效的分配交通資源，減少交通擁堵。
傳統(tǒng)的基于視頻的車流量檢測方法包括光溜檢測法，幀差法，背景消減法，邊緣檢測法等，這些方法運(yùn)算復(fù)雜，處理數(shù)據(jù)量大，且易受外部環(huán)境的影響。因此文中采取一種設(shè)置檢測線的車流量檢測的方法，通過在車輛行駛的道路前方垂直于道路的方向設(shè)置檢測線，當(dāng)車輛經(jīng)過時車身陰影會造成檢測線灰度值的劇烈變化，進(jìn)而即可統(tǒng)計出車流量。該方法簡單易行，且處理的數(shù)據(jù)量小，運(yùn)算速度快，可得到較好的結(jié)果。

1 算法設(shè)計
1．1 視頻預(yù)處理
預(yù)處理是實現(xiàn)算法的重要部分，首先將視頻分成幀序列。設(shè)置于交通路口的攝像頭拍攝到的視頻一般是1秒25幀的標(biāo)準(zhǔn)視頻格式，由于車輛一般在交通路口行駛速度不快，故而不需要十分密集的幀序列，為了減少數(shù)據(jù)處理量而又不影響實驗結(jié)果，采取隔一幀取一次的方法，這樣數(shù)據(jù)量即成為原來的一半。
將視頻分成圖像序列后，要將其轉(zhuǎn)換成灰度圖像，方可進(jìn)行后續(xù)的工作，如圖1所示。通過大量實驗的驗證，轉(zhuǎn)換成灰度圖像后，使用閾值0．4，再進(jìn)行二值化，可以清晰的將車身、車身前的車影與道路明顯的區(qū)分開來，如圖2所示。