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第 卷第 期 南 京 邮 电 大 学 学 报 自 然 科 学 版 VolNo
年 月 Journal of Nanjing University of Posts and TelecommunicationsNatural Science Apr
基 于 视 频 的 车 辆 检 测 与 跟 踪 算 法 综 述
董春利
董育宁
南京邮电大学 通信与信息工程学院江苏 南京
南京交通职业技术学院 信息工程系江苏 南京
苏州大学 江苏省计算机信息处理技术重点实验室江苏 苏州
摘要首先介绍了交通检测系统指出视频交通检测技术日益成为计算机视觉领域中备受关注的前沿方向 在
此基础上分别讨论了常用的车辆检测算法基于模型的车辆检测算法车辆跟踪的基本类型以及基于模板匹配
卡尔曼滤波和粒子滤波的车辆跟踪算法同时分析比较了各种算法的优缺点 最后展望了这一领域未来研究的
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关键词智能交通系统交通检测系统车辆检测车辆跟踪
中图分类号TP文献标识码A文章编号
Survey on Video Based Vehicle Detection and Tracking Algorithms
DONG Chunli
DONG Yuning
College of Telecommunications & Information EngineeringNanjing University of Posts and TelecommunicationsNanjing China
Department of Information EngineeringNanjing College of Transportation Vocational TechnologyNanjing China
Jiangsu Provincial Key Lab of Computer Information Processing TechnologySoochow UniversitySuzhou China
AbstractThe traffic detection system is introduced firstand it is pointed out that the video based traffic
detection technique is increasingly becoming the most active research topics in the field of computer vi
sionThen various algorithms are discussed respectivelysuch as the commonly used vehicle detection al
gorithmsthe model based vehicle detection algorithmsthe basic types of vehicle trackingas well as the
template matchingKalman filtering and Particle filtering based vehicle tracking algorithmsThe advanta
ges and disadvantages of various algorithms are compared in detailFinallythe hot spots for future re
search in this area are presented
Key wordsintelligent transport systemstransportation detection systemsvehicle detectionvehicle track
ing
收稿日期
基金项目教育部科学技术研究重点项目江苏省高校自然科学重大基础研究项目KJA苏州大学江苏省计算机信息处理
技术重点实验室开放课题 KJS 华为公司科技基金资助项目
通讯作者董育宁电话Emaildongynnjupteducn
0引言
智能 交 通 系 统 Intelligent Transport Systems
ITS是将先进的信息技术数据通信传输技术电子
传感技术电子控制技术及计算机处理技术等运用
于整个交通管理而建立的一种大范围全方位发挥
作用的实时准确高效的综合交通运输管理系
统
国际上一些发达国家
从上世纪 年代起
就开始了有关智能交通系统的研究美国是目前智
能交通系统发展最为先进的国家 年 月美
国召开了一次由智能交通系统行业 名专家参与
的全国高层讨论会并且制订了二十一世纪前 年
智能交通系统的发展总体规划 在此阶段各国通
过立法或其他形式逐渐明确了发展 ITS 战略规划
发展目标具体推进模式及投融资渠道等 美日等
发达国家在推动 ITS 研发和试点应用的同时从拓
展产业经济视角不断促进 ITS 产业形成注重国际
层面竞争大规模应用研发成果 如美国参与 ITS
研发公司达 多家其中半数以上为美国大型公
司包括航空和国防工业公司 日本在四省一厅联
合推动 ITS 研发活动后一直在加速 ITS 实际应用
进程积极推动如车辆信息通信系统电子收费系统
等应用 车辆信息通信系统已进入国家范围内实施
阶段并迅速扩展
目前我国智能交通技术已经渗透到了公路铁
路水路和航空中并都取得了一定的进展 中国在
智能交通方面也做了大量投入截至目前为止己经
取得了一定的成果
十五 期间科技部组织实
施了国家科技攻关计划智能交通系统关键技术开
发和示范工程内容涉及了 ITS 领域中的智能控
制信息采集与融合运输管理短程通信等关键技
术和系统集成技术并且将对 年北京奥运会
年上海世博会以及广州亚运会等起到非常积
极的意义
交通检测系统
是近年来计算机视觉领域中
备受关注的前沿方向也是智能交通系统的重要环
节负责采集有关道路交通流量的各种参数其一般
性处理框架如图 所示
图 1交通检测系统框架
通过利用架设在道路上方的摄像机拍摄得到实
时交通场景的视频序列图像送到车辆检测模块车
辆识别模块和车辆跟踪模块由检测识别和跟踪的
结果可以分析提取出交通流量参数如车辆数量类
型车流量车流密度平均车速以及交通事故检测
等这类实时道路交通信息及各种服务信息汇总到
交通管理中心的交通监测模块并经集中处理后传
送至公路交通系统的各个用户使公众能够高效地
使用公路交通设施从而到达提高道路负载能力和
行驶效率以及节约能源等目的
下面将重点从处理方法入手回顾车辆检测与跟
踪这两方面近年来国内外的发展现状
1车辆检测
车辆检测的目的是判断是否有车经过检测区
并建立一个与之对应的跟踪对象并提供车流量等
信息 减少车辆检测算法的计算量和提高实时性是
车辆检测算法的关键所在 由于实际中光照的变
化背景混乱运动的干扰运动车辆的影子摄像机
的抖动以及运动车辆的自遮挡和互遮挡现象的存
在这些都会影响车辆检测和分割的精度必须在算
法中考虑去除这些因素的影响 下面归纳出目前几
种常用的车辆检测算法和基于模型的车辆检测算
法
11常用的车辆检测算法
111帧间差分法
帧间差分法
是基于运动图像序列中相邻两
帧图像间具有强相关性而提出的检测算法 该算法
是将前后两帧图像对应像素点的灰度值相减如果
灰度差值很小可以认为该点无车经过反之灰度变
化很大则认为有车经过 这种检测算法对光照变
化不敏感非常适合于动态变化的环境适用于实时
性要求较高的应用环境 但它不能检测出静止或运
动速度慢的物体对于高速运动的物体因其分割区
域与车辆运动速度相关又会使得分割区域远大于
真实车辆而且当运动物体内部的灰度比较均匀时
容易在运动物体内部产生空洞现象 一种改进的算
法是利用多帧差分代替两帧差分如文献 中提
出了一种自适应背景减除与三帧差分相结合的混合
算法它能够快速有效地从背景中检测出运动车辆
112光流法
光流的概念是 Gibson 于 年提出的 所谓
光流是指图像中模式运动的速度光流场是一种二
维D瞬时速度场其中二维速度向量是可见的三
维速度向量在成像平面上的投影 光流法
是把
检测区域的图像变为速度的矢量场每一个向量表
示了景物中一个点在图像中位置的瞬时变化 因
此光流场携带了有关物体运动和景物三维结构的
第 期 董春利等基于视频的车辆检测与跟踪算法综述
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