以雙重編碼理論優(yōu)化道路車輛視頻檢測與追蹤

高麗娟+王曉躍

摘 要

雙重編碼理論提出語言信息與非語言信息在貯存、加工與分析提取中占有同等重要地位，在此，以雙重編碼理論試論優(yōu)化道路車輛視頻檢測與追蹤，旨在提高道路車輛的管理效率，提升交通運(yùn)輸部門的服務(wù)能力。

【關(guān)鍵詞】雙重編碼理論；視頻檢測與追蹤

我國車輛保有量4億以上，如此龐大的數(shù)目給交通運(yùn)輸部門的管理帶來一定困難，現(xiàn)有措施也難以滿足工作需要，在此，以雙重編碼理論優(yōu)化道路車輛視頻檢測與追蹤的效率，提高交通運(yùn)輸部門的道路車輛管理服務(wù)能力。

1 雙重編碼理論概述

雙重編碼理論是在同一系統(tǒng)中以兩個(gè)不同子系統(tǒng)分別處理語言類事務(wù)和非語言類事務(wù)。例如一張系統(tǒng)說明書分為兩章節(jié)，一般分別理解后匯總，若兩部分內(nèi)容重點(diǎn)不同，匯總理解時(shí)可能有歧義。雙重編碼理論以層次劃分說明書，即語言為對象、非語言做引導(dǎo)，理解更細(xì)化又不偏離主旨，這就是雙重編碼理論的優(yōu)勢。

2 目前道路車輛視頻檢測與追蹤的不足

2.1 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉

目前我國道路管理系統(tǒng)對運(yùn)動(dòng)車輛的檢測主要是背景幀差法、幀間差法、邊緣檢測法等，這些方法在雨雪、云霧、夜間等能見度不足的特殊環(huán)境中對運(yùn)動(dòng)車輛往往難以有效捕捉，漏檢時(shí)有發(fā)生，后期工作難度大。

2.2 陰影問題

晴朗天氣下，車輛陰影給視頻檢測與追蹤帶來困擾。如兩輛機(jī)動(dòng)車距離較近，其陰影會(huì)連接為一個(gè)整體，系統(tǒng)可能無法有效分辨，或?qū)⑵渑卸橐惠v中型或大型車輛，檢測分辨難度加大，且隨著兩輛車漸漸分離，追蹤目標(biāo)也可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。

2.3 遮擋問題

當(dāng)前我國道路攝像頭的角度、位置、高度等原因會(huì)給檢測工作帶來干擾，攝像頭安置地點(diǎn)過高，車輛間部分遮擋的情況發(fā)生率較高；攝像頭安置地點(diǎn)過低，可能出現(xiàn)完全遮擋，在分析處理數(shù)據(jù)資料時(shí)，降低工作有效性和數(shù)據(jù)真實(shí)性，造成誤處理或漏處理。

3 雙重編碼理論優(yōu)化道路車輛視頻檢測與追蹤

3.1 數(shù)據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化

雙重編碼理論下數(shù)據(jù)系統(tǒng)作為兩個(gè)系統(tǒng)，即圖像數(shù)據(jù)為語言系統(tǒng)，視頻數(shù)據(jù)為非語言系統(tǒng)，兩系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，起到優(yōu)化效果。優(yōu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)首先要加強(qiáng)數(shù)據(jù)收集能力，高清攝像頭是提高數(shù)據(jù)收集能力的關(guān)鍵。當(dāng)一輛車顯示在高清攝像頭里有200像素寬，那么一張照片、一幀圖像就能達(dá)到130像素寬。數(shù)據(jù)收集后就應(yīng)用雙重編碼理論對其分析，判斷車型、顏色等基本信息，再視頻對照，即便一段視頻清晰度不足，也可識別車輛速度、方向等，再以現(xiàn)有數(shù)據(jù)為依據(jù)調(diào)取其他路段視頻圖像繼續(xù)追蹤，直至捕捉到清晰的車輛信息。數(shù)據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化是雙重編碼理論對道路車輛視頻檢測與追蹤的基礎(chǔ)性優(yōu)化。

3.2 運(yùn)動(dòng)車輛檢測與追蹤優(yōu)化

運(yùn)用背景幀差法分析視頻圖像的幀與背景，使目標(biāo)處于某值域。如果絕對值小于某固定值，則為背景，反之則為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。雙重編碼理論將檢測細(xì)化為兩個(gè)子系統(tǒng)，色彩系統(tǒng)相當(dāng)于語言系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)于非語言系統(tǒng)。假定某路段是柏油路面，黑色、灰色車輛難以分辨，在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加色彩識別系統(tǒng)。檢測時(shí)，色彩系統(tǒng)識別道路上不同車輛色彩，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)按固有模式拍攝道路車輛情況。統(tǒng)計(jì)分析時(shí)將色彩系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)置于相同檢測環(huán)境，依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)使色彩變化和運(yùn)動(dòng)變化一一對應(yīng)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)車輛檢測。追蹤時(shí)，依靠現(xiàn)有數(shù)據(jù)，尤其是色彩數(shù)據(jù)，綜合車速、時(shí)間等信息，比對后續(xù)路段監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，將色彩變化規(guī)律相同部分進(jìn)行重合，完成對運(yùn)動(dòng)車輛的檢測和追蹤。

3.3 位置和速度特征匹配優(yōu)化

基于位置特征進(jìn)行車輛追蹤，前景測量時(shí)標(biāo)定連通域，選取特征點(diǎn)作為追蹤對象，一般特征點(diǎn)為連通域的結(jié)合中心點(diǎn)，計(jì)算時(shí)間、距離和車速偏差，優(yōu)化搜索區(qū)域，得到搜索最小值并反饋驗(yàn)證。如果偏差過大則重新計(jì)算，直到符合要求完成追蹤。

基于速度特征進(jìn)行車輛追蹤，以幾何中心標(biāo)定被測車輛，計(jì)算兩幀間的間隔位移，得到車輛速度和方向，根據(jù)其速度特征及時(shí)糾正追蹤結(jié)果。如果追蹤結(jié)果不符合條件，判定追蹤失敗，放棄錯(cuò)誤目標(biāo)，搜索下一個(gè)候選車輛，繼續(xù)進(jìn)行速度特征匹配，直到得出正確的追蹤結(jié)果。

4 雙重編碼理論優(yōu)化道路車輛視頻檢測與追蹤實(shí)例

某地大雪，車輛陰影問題嚴(yán)重，攝像頭獲得的圖像和視頻信息無法有效分辨，常規(guī)檢測和追蹤技術(shù)失效。運(yùn)用雙重編碼理論進(jìn)行道路車輛管理系統(tǒng)升級，當(dāng)收集到目標(biāo)車輛的模糊圖像后，先分析其色彩構(gòu)成，根據(jù)色彩明暗、波長等在計(jì)算機(jī)中描繪其基本輪廓，依托大數(shù)據(jù)將圖像輪廓與監(jiān)控視頻一一比對。由于視頻清晰度不足，仍無法分辨，再根據(jù)車輛行駛方向調(diào)取其他地區(qū)的監(jiān)控視頻進(jìn)行二次比對，直至獲得清晰圖像，完成車輛追蹤。實(shí)例中，雙重編碼理論的應(yīng)用體現(xiàn)在圖像和視頻兩個(gè)系統(tǒng)的分別處理和綜合分析上，二者協(xié)作完成車輛視頻檢測與追蹤。

5 結(jié)語

目前道路車輛視頻檢測與追蹤的不足主要體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉、陰影問題、遮擋問題等，運(yùn)用雙重編碼理論分別優(yōu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)車輛檢測與追蹤系統(tǒng)、位置和速度特征匹配等，提高道路車輛視頻檢測與追蹤效果，提升交通運(yùn)輸部門的服務(wù)能力。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉躍，郭丹.基于雙重編碼理論的視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013（20）：176、184.

[2]李京澳，齊振國.基于雙重編碼理論的微視頻設(shè)計(jì)探究[J].中小學(xué)電教，2016（Z2）：121-124.

作者簡介

高麗娟（1988-），女，漢族，江蘇省溧陽市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為常州交通技師學(xué)院助理講師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用、電子商務(wù)等。

王曉躍（1984-），男，漢族，江蘇省常州市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為江蘇理工學(xué)院助理研究員。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用、教學(xué)管理等。

作者單位

1.常州交通技師學(xué)院商務(wù)計(jì)算機(jī)系 江蘇 省常州市 213147

2.江蘇理工學(xué)院質(zhì)量監(jiān)控科 江蘇省常州市 213001