本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，涉一種交通大數(shù)據(jù)的處理方法，具體涉及一種交通大數(shù)據(jù)采集中的交通流分布估計及攝像頭布點(diǎn)優(yōu)化方法。
技術(shù)背景
隨著城市的高速發(fā)展，城市交通的擁擠問題日益嚴(yán)重，用智能交通系統(tǒng)緩解城市交通擁擠問題，已經(jīng)得到人們的重視。交通流的實(shí)時檢測作為智能交通系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)對于提高道路的通行能力發(fā)揮著重要作用。交通傳感器和檢測器是城市交通大數(shù)據(jù)的主要來源，包含了車流量、速度、行駛時間、車輛類別、位置軌跡等海量豐富信息，是后續(xù)實(shí)時交通狀況評估、交通事件處置及城市交通規(guī)劃的主要決策依據(jù)。
交通流檢測系統(tǒng)是以實(shí)時采集交通狀態(tài)信息為基礎(chǔ)的，目前采用較多的有地埋式感應(yīng)線圈、微波檢測器、GPS浮動車檢測技術(shù)、基于RFID的車輛檢測器、視頻檢測技術(shù)等。地埋式感應(yīng)線圈為最傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，存在易損壞、難修復(fù)、施工復(fù)雜的缺點(diǎn)；微波檢測器是一種工作在微波頻段的雷達(dá)探測器，其技術(shù)復(fù)雜，價格較高；GPS浮動車檢測技術(shù)是在車輛上安裝GPS裝置，通過獲取的信息估計道路交通狀態(tài)，其缺點(diǎn)是存在檢測盲區(qū)。近年來，隨著計算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，視頻檢測技術(shù)應(yīng)用于交通信息采集逐漸成為研究主流。與其他檢測技術(shù)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)有不破壞路、安裝無須中斷交通、檢測功能多和可記錄現(xiàn)場圖像等。因此，充分利用視頻檢測技術(shù)服務(wù)于交通信息檢測有著重要的意義。
基于視頻分析的交通信息采集系統(tǒng)除能夠提供交通流量、平均速度、車頭時距、車輛分類和車輛占有率等數(shù)據(jù)外，還可以提供車輛的跟蹤及車牌識別等其它采集方式無法獲得的信息。然而，由于交通信息視頻檢測技術(shù)才剛剛興起，在監(jiān)控點(diǎn)布局上還不能做到全覆蓋，只是盡可能覆蓋交通流量密集的關(guān)鍵路段和路口，交通信息采集上存在不少監(jiān)控盲區(qū)，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)空間上分布稀疏，滿足不了路網(wǎng)密集的城市交通態(tài)勢評估的需要。因此，有必要提出技術(shù)手段對監(jiān)控盲區(qū)的交通流參數(shù)進(jìn)行估計。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種交通大數(shù)據(jù)采集中的交通流分布估計及攝像頭布點(diǎn)優(yōu)化方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種交通大數(shù)據(jù)采集中交通流分布估計及攝像頭布點(diǎn)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：確定交通流關(guān)聯(lián)模式。根據(jù)觀測點(diǎn)與臨近路段或路口的空間拓?fù)潢P(guān)系，確定觀測節(jié)點(diǎn)與周圍臨近節(jié)點(diǎn)間的交通流關(guān)聯(lián)模式，據(jù)此選擇最佳的交通流參數(shù)計算方法；
步驟2：計算單跳鏈接時的交通流參數(shù)；
根據(jù)步驟1中確定的交通流關(guān)聯(lián)模式，借助上游或下游鄰接節(jié)點(diǎn)提供的交通流參數(shù)計算當(dāng)前觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)；
步驟3：追蹤可計算多跳鏈接節(jié)點(diǎn)；
以當(dāng)前觀測節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，依次追蹤下一個交通流參數(shù)待計算的觀測節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)記錄進(jìn)索引表，直到滿足退出條件為止；
步驟4：計算多跳鏈接時的交通流參數(shù)；
按照先進(jìn)后出的順序，從索引表中逐一取出觀測節(jié)點(diǎn)，對每個節(jié)點(diǎn)按照單跳鏈接方式計算其交通流參數(shù)，直到所有節(jié)點(diǎn)被處理完畢；
步驟5：優(yōu)化交通監(jiān)控攝像頭布點(diǎn)；
從索引表中選擇一個代表性的觀測節(jié)點(diǎn)，作為布設(shè)監(jiān)控攝像頭的位置。
作為優(yōu)選，步驟1中所述交通流關(guān)聯(lián)模式包括上游匯聚模式和下游合流模式，所述上游匯聚模式是觀測節(jié)點(diǎn)的交通流由上游路口或路段過來的交通流匯集而成；所述下游合流模式是觀測節(jié)點(diǎn)的交通流合并到下游路口或路段中。
作為優(yōu)選，步驟1中所述選擇最佳的交通流參數(shù)計算方法的策略是：
如果與觀測節(jié)點(diǎn)相鄰的上游單跳節(jié)點(diǎn)的交通流都能被采集到，則對觀測點(diǎn)采取上游匯聚模式進(jìn)行計算；并順序執(zhí)行下述步驟2；
如果與觀測節(jié)點(diǎn)相鄰的下游單跳節(jié)點(diǎn)的交通流能被采集到且其并列節(jié)點(diǎn)的交通流也能被采集到，則對觀測點(diǎn)采取下游合流模式進(jìn)行計算；并順序執(zhí)行下述步驟2；
否則，先遞推計算上下游多跳節(jié)點(diǎn)或并列節(jié)點(diǎn)中交通流參數(shù)不存在的節(jié)點(diǎn)的參數(shù)；并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行下述步驟3。
作為優(yōu)選，步驟2中所述借助上游鄰接節(jié)點(diǎn)提供的交通流參數(shù)計算當(dāng)前觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，觀測節(jié)點(diǎn)的交通流由上游節(jié)點(diǎn)的交通流求和得到，即這里，F(xiàn)i為上游鄰接節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，N為鄰接節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；
所述借助下游鄰接節(jié)點(diǎn)提供的交通流參數(shù)計算當(dāng)前觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，觀測節(jié)點(diǎn)的交通流由下游節(jié)點(diǎn)合并的交通流減去并列節(jié)點(diǎn)的交通流得到，即這里Fc為下游鄰接節(jié)點(diǎn)合流后的流量參數(shù)，F(xiàn)i為并列節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，N為并列節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。
作為優(yōu)選，步驟3中所述退出條件，滿足如下其中一個即可：
①發(fā)現(xiàn)到可計算的觀測節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)的交通流可用單跳鏈接方式計算，此時接著執(zhí)行步驟4；
②追蹤的觀測節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過預(yù)設(shè)門限T，此時接著執(zhí)行步驟5。
作為優(yōu)選，步驟5中所述代表性節(jié)點(diǎn)的挑選，采用如下原則：
①居中性原則，地理位置處于索引表中全部節(jié)點(diǎn)的中間；
②重要性原則，地理位置處于交通流量密集的繁華地段或重要場所附近；
③瓶頸路段原則，容易發(fā)生交通擁堵的瓶頸路段或路口。
本發(fā)明方法具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
1)本發(fā)明利用城市路網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間交通流分布的空間約束關(guān)系，通過已采集的交通流數(shù)據(jù)合理推斷監(jiān)測盲點(diǎn)的數(shù)據(jù)，提高了城市交通信息獲取的空間分布密度，進(jìn)而為交通擁堵趨勢研判、交通誘導(dǎo)、交通出行信息發(fā)布等智能交通應(yīng)用提供了高精度數(shù)據(jù)；
2)本發(fā)明將估算失敗情況下的多跳節(jié)點(diǎn)鏈接路徑作為交通監(jiān)控攝像頭布點(diǎn)優(yōu)化的依據(jù)，提高了交通信息采集設(shè)備安裝布局的科學(xué)性。
附圖說明
圖1：本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
事實(shí)上，臨近路口、路段甚至區(qū)域間的交通流分布存在強(qiáng)烈的空間耦合關(guān)系，路網(wǎng)空間上一個節(jié)點(diǎn)的交通流來自其臨近節(jié)點(diǎn)，同時，該節(jié)點(diǎn)的流量也必將流向其它節(jié)點(diǎn)。如果監(jiān)測盲點(diǎn)的臨近節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)已經(jīng)獲得到，則可以通過節(jié)點(diǎn)間空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)約束下的交通流分配關(guān)系推斷未監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的流量數(shù)據(jù)。具體而言，若流向某節(jié)點(diǎn)的近鄰上游節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)已知，則該節(jié)點(diǎn)交通流是上游交通流之和，或者，上游交通流參數(shù)不全已知，但下游交通流參數(shù)已知，則該節(jié)點(diǎn)交通流量是下游合并后流量的一部分；如果通過上下游節(jié)點(diǎn)的既有信息都無法充分進(jìn)行推斷，則表明監(jiān)控點(diǎn)過于稀疏，應(yīng)增加監(jiān)控攝像頭的布點(diǎn)。根據(jù)這一思想，本發(fā)明提供了一種交通大數(shù)據(jù)采集中的交通流分布估計及攝像頭布點(diǎn)優(yōu)化方法。
詳見圖1，本發(fā)明提供的一種交通大數(shù)據(jù)采集中的交通流分布估計及攝像頭布點(diǎn)優(yōu)化方法，包括以下步驟：
步驟1：確定流量關(guān)聯(lián)模式。根據(jù)觀測點(diǎn)與臨近路段或路口的空間拓?fù)潢P(guān)系，確定觀測節(jié)點(diǎn)與周圍臨近節(jié)點(diǎn)間的交通流關(guān)聯(lián)模式，據(jù)此選擇最佳的交通流參數(shù)計算方法；
本實(shí)施例中，兩種流量關(guān)聯(lián)模式各自定義為：
上游匯聚模式：觀測節(jié)點(diǎn)的交通流由上游路口或路段過來的交通流匯集而成；
下游合流模式：觀測節(jié)點(diǎn)的交通流合并到下游路口或路段中。
進(jìn)而，按照如下順序選擇對應(yīng)的交通流計算方法：
①如果與觀測節(jié)點(diǎn)相鄰的上游單跳節(jié)點(diǎn)的交通流都能被采集到，則對觀測點(diǎn)采取上游匯聚模式進(jìn)行計算；
②否則，如果與觀測節(jié)點(diǎn)相鄰的下游單跳節(jié)點(diǎn)的交通流能被采集到且其并列節(jié)點(diǎn)的交通流也能被采集到，則對觀測點(diǎn)采取下游合流模式進(jìn)行計算；
③二者都不滿足時，則先遞推計算上下游多跳節(jié)點(diǎn)或并列節(jié)點(diǎn)中交通流參數(shù)不存在的節(jié)點(diǎn)的參數(shù)；
①②往下執(zhí)行步驟2，③往下執(zhí)行步驟3。
步驟2：計算單跳鏈接時的交通流參數(shù)。根據(jù)上述步驟確定的關(guān)聯(lián)模式，借助上游或下游鄰接節(jié)點(diǎn)提供的交通流參數(shù)計算當(dāng)前觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)；
對應(yīng)步驟中1的兩種關(guān)聯(lián)模式，單跳鏈接時交通流計算方法分別如下：
①上游匯聚模式下，觀測節(jié)點(diǎn)的交通流由上游節(jié)點(diǎn)的交通流求和得到，即這里，F(xiàn)i為上游鄰接節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，N為鄰接節(jié)點(diǎn)的數(shù)目；
②下游合流模式下，觀測節(jié)點(diǎn)的交通流由下游節(jié)點(diǎn)合并的交通流減去并列節(jié)點(diǎn)的交通流得到，即這里Fc為下游鄰接節(jié)點(diǎn)合流后的流量參數(shù)，F(xiàn)i為并列節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點(diǎn)的交通流參數(shù)，N為并列節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。
步驟3：追蹤可計算多跳鏈接節(jié)點(diǎn)。以當(dāng)前觀測節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)，依次追蹤下一個交通流參數(shù)待計算的觀測節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)記錄進(jìn)索引表，直到滿足退出條件為止；
為便于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)后出的操作順序，本實(shí)施例中，采用棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲索引表，索引表記錄觀測節(jié)點(diǎn)的編號；
具體實(shí)施中，退出條件滿足如下其中一個即可：
①發(fā)現(xiàn)到可計算的觀測節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)的交通流可用單跳鏈接方式計算，此時接著執(zhí)行步驟4；
②追蹤的觀測節(jié)點(diǎn)數(shù)目超過預(yù)設(shè)門限T(本實(shí)施例T＝5)，此時接著執(zhí)行步驟5。
步驟4：計算多跳鏈接時的交通流參數(shù)。按照先進(jìn)后出的順序，從索引表中逐一取出觀測節(jié)點(diǎn)，對每個節(jié)點(diǎn)按照單跳鏈接方式計算其交通流參數(shù)，直到所有節(jié)點(diǎn)被處理完畢；
按照讀棧式結(jié)構(gòu)索引表的順序，上一個觀測節(jié)點(diǎn)的計算結(jié)果作為推斷下一個觀測節(jié)點(diǎn)交通流參數(shù)的已知數(shù)據(jù)；
最后一個觀測節(jié)點(diǎn)的計算結(jié)果作為多跳鏈接時的交通流參數(shù)的輸出。
步驟5：優(yōu)化交通監(jiān)控攝像頭布點(diǎn)。從索引表中選擇一個代表性的觀測節(jié)點(diǎn)，作為布設(shè)監(jiān)控攝像頭的位置。
本實(shí)施例中，代表性節(jié)點(diǎn)的挑選條件應(yīng)遵循如下原則的全部或其中一部分：
①居中性原則，地理位置處于索引表中全部節(jié)點(diǎn)的中間；
②重要性原則，地理位置處于交通流量密集的繁華地段或重要場所(根據(jù)交管部門提供的交通狀況數(shù)據(jù)，交通流量高于城區(qū)平均交通流量的位置)附近；
③瓶頸路段原則，容易發(fā)生交通擁堵的瓶頸路段或路口(根據(jù)交管部門提供的交通狀況數(shù)據(jù)，路況為擁塞或重載的位置)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。