本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領域，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。交通流的實時檢測作為智能交通系統(tǒng)基礎技術(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)是以實時采集交通狀態(tài)信息為基礎的，目前采用較多的有地埋式感應線圈、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。地埋式感應線圈為最傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，存在易損壞、難修復、施工復雜的缺點；微波檢測器是一種工作在微波頻段的雷達探測器，其技術(shù)復雜，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)，其缺點是存在檢測盲區(qū)。近年來，隨著計算機視覺技術(shù)的發(fā)展，視頻檢測技術(shù)應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)進行估計。
技術(shù)實現(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：確定交通流關聯(lián)模式。根據(jù)觀測點與臨近路段或路口的空間拓撲關系，確定觀測節(jié)點與周圍臨近節(jié)點間的交通流關聯(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中確定的交通流關聯(lián)模式，借助上游或下游鄰接節(jié)點提供的交通流參數(shù)計算當前觀測節(jié)點的交通流參數(shù)；
步驟3：追蹤可計算多跳鏈接節(jié)點；
以當前觀測節(jié)點為起點，依次追蹤下一個交通流參數(shù)待計算的觀測節(jié)點，并將節(jié)點記錄進索引表，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)；
按照先進后出的順序，從索引表中逐一取出觀測節(jié)點，對每個節(jié)點按照單跳鏈接方式計算其交通流參數(shù)，直到所有節(jié)點被處理完畢；
步驟5：優(yōu)化交通監(jiān)控攝像頭布點；
從索引表中選擇一個代表性的觀測節(jié)點，作為布設監(jiān)控攝像頭的位置。
作為優(yōu)選，步驟1中所述交通流關聯(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)點相鄰的上游單跳節(jié)點的交通流都能被采集到，則對觀測點采取上游匯聚模式進行計算；并順序執(zhí)行下述步驟2；
如果與觀測節(jié)點相鄰的下游單跳節(jié)點的交通流能被采集到且其并列節(jié)點的交通流也能被采集到，則對觀測點采取下游合流模式進行計算；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)點或并列節(jié)點中交通流參數(shù)不存在的節(jié)點的參數(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)點提供的交通流參數(shù)計算當前觀測節(jié)點的交通流參數(shù)，觀測節(jié)點的交通流由上游節(jié)點的交通流求和得到，即這里，F(xiàn)i為上游鄰接節(jié)點的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點的交通流參數(shù)，N為鄰接節(jié)點的數(shù)目；
所述借助下游鄰接節(jié)點提供的交通流參數(shù)計算當前觀測節(jié)點的交通流參數(shù)，觀測節(jié)點的交通流由下游節(jié)點合并的交通流減去并列節(jié)點的交通流得到，即這里Fc為下游鄰接節(jié)點合流后的流量參數(shù)，F(xiàn)i為并列節(jié)點的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點的交通流參數(shù)，N為并列節(jié)點的數(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，即節(jié)點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)點數(shù)目超過預設門限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)點和積極效果：
1)本發(fā)明利用城市路網(wǎng)節(jié)點間交通流分布的空間約束關系，通過已采集的交通流數(shù)據(jù)合理推斷監(jiān)測盲點的數(shù)據(jù)，提高了城市交通信息獲取的空間分布密度，進而為交通擁堵趨勢研判、交通誘導、交通出行信息發(fā)布等智能交通應用提供了高精度數(shù)據(jù)；
2)本發(fā)明將估算失敗情況下的多跳節(jié)點鏈接路徑作為交通監(jiān)控攝像頭布點優(yōu)化的依據(jù)，提高了交通信息采集設備安裝布局的科學性。
附圖說明
圖1：本發(fā)明實施例的流程圖。
具體實施方式
為了便于本領域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，應當理解，此處所描述的實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。
事實上，臨近路口、路段甚至區(qū)域間的交通流分布存在強烈的空間耦合關系，路網(wǎng)空間上一個節(jié)點的交通流來自其臨近節(jié)點，同時，該節(jié)點的流量也必將流向其它節(jié)點。如果監(jiān)測盲點的臨近節(jié)點的交通流參數(shù)已經(jīng)獲得到，則可以通過節(jié)點間空間拓撲結(jié)構(gòu)約束下的交通流分配關系推斷未監(jiān)測節(jié)點的流量數(shù)據(jù)。具體而言，若流向某節(jié)點的近鄰上游節(jié)點的交通流參數(shù)已知，則該節(jié)點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)點的既有信息都無法充分進行推斷，則表明監(jiān)控點過于稀疏，應增加監(jiān)控攝像頭的布點。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優(yōu)化方法，包括以下步驟：
步驟1：確定流量關聯(lián)模式。根據(jù)觀測點與臨近路段或路口的空間拓撲關系，確定觀測節(jié)點與周圍臨近節(jié)點間的交通流關聯(lián)模式，據(jù)此選擇最佳的交通流參數(shù)計算方法；
本實施例中，兩種流量關聯(lián)模式各自定義為：
上游匯聚模式：觀測節(jié)點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)點的交通流合并到下游路口或路段中。
進而，按照如下順序選擇對應的交通流計算方法：
①如果與觀測節(jié)點相鄰的上游單跳節(jié)點的交通流都能被采集到，則對觀測點采取上游匯聚模式進行計算；
②否則，如果與觀測節(jié)點相鄰的下游單跳節(jié)點的交通流能被采集到且其并列節(jié)點的交通流也能被采集到，則對觀測點采取下游合流模式進行計算；
③二者都不滿足時，則先遞推計算上下游多跳節(jié)點或并列節(jié)點中交通流參數(shù)不存在的節(jié)點的參數(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)上述步驟確定的關聯(lián)模式，借助上游或下游鄰接節(jié)點提供的交通流參數(shù)計算當前觀測節(jié)點的交通流參數(shù)；
對應步驟中1的兩種關聯(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)點的交通流由上游節(jié)點的交通流求和得到，即這里，F(xiàn)i為上游鄰接節(jié)點的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點的交通流參數(shù)，N為鄰接節(jié)點的數(shù)目；
②下游合流模式下，觀測節(jié)點的交通流由下游節(jié)點合并的交通流減去并列節(jié)點的交通流得到，即這里Fc為下游鄰接節(jié)點合流后的流量參數(shù)，F(xiàn)i為并列節(jié)點的交通流參數(shù)，F(xiàn)o為計算的觀測節(jié)點的交通流參數(shù)，N為并列節(jié)點的數(shù)目。
步驟3：追蹤可計算多跳鏈接節(jié)點。以當前觀測節(jié)點為起點，依次追蹤下一個交通流參數(shù)待計算的觀測節(jié)點，并將節(jié)點記錄進索引表，直到滿足退出條件為止；
為便于實現(xiàn)先進后出的操作順序，本實施例中，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)點的編號；
具體實施中，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，即節(jié)點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)點數(shù)目超過預設門限T(本實施例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)。按照先進后出的順序，從索引表中逐一取出觀測節(jié)點，對每個節(jié)點按照單跳鏈接方式計算其交通流參數(shù)，直到所有節(jié)點被處理完畢；
按照讀棧式結(jié)構(gòu)索引表的順序，上一個觀測節(jié)點的計算結(jié)果作為推斷下一個觀測節(jié)點交通流參數(shù)的已知數(shù)據(jù)；
最后一個觀測節(jié)點的計算結(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。從索引表中選擇一個代表性的觀測節(jié)點，作為布設監(jiān)控攝像頭的位置。
本實施例中，代表性節(jié)點的挑選條件應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)。
應當理解的是，本說明書未詳細闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術(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)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。