基于车辆计数的交通信号灯的控制研究

论文摘要

随着经济的快速发展，交通运输的作用也越发的突显出来，各种运输车辆、私家车辆不断增多，如此势必会带来诸如交通拥堵、交通事故和环境污染等一系列问题，然而单纯的靠改善道路基础设施来缓解交通压力是不可行的。如何运用现代科学技术，充分合理地调度交通从而避免上述问题的发生将是我们研究的主要目的。本文首先是依据MATLAB图像处理技术，利用背景差分的方法对道路车辆进行计数。在验证其准确率后，以此为基础，利用Visual C++程序设计对交通信号灯加以有效地调节与控制。首先，介绍了道路交通管理系统的研究背景、目的以及意义。通过国内外的研究现状对比，根据我国道路交通的实际情况，确定了论文所研究的思路、范围及主要内容，并选择研究的方法和所需要的应用软件；其次，介绍了数字图像处理的相关知识，简单说明了MATLAB的操作方法，并详细介绍了MATLAB在图像处理方面的应用，包括图像的操作与变换、图像的增强与压缩、图像的滤波、图像分割和形态学运算等；同时，阐述了图像预处理的相关内容，包括图像的灰度变换，图像的去噪处理等，为后续的对车辆图像进一步处理打下基础；而后，介绍了几种常用的车辆计数方法，通过比较本文选择了一种算法简单、处理速度快的背景差分法进行计数。文中对于应用该方法所涉及到的背景的提取与实时更新的问题做了详细的解释，并以所采集车辆帧序列中的一帧为例，给出了相关的计数程序从而验证该方法的准确性；同时，设计了MATLAB GUI界面，方便直观地将所采集的车辆图像与计数信息连续对应地显示出来。再次，介绍了Visual C++程序设计的相关知识，包括C++程序的基本结构，Windows的编程特点，Visual C++基础类库Microsoft Foundation Class （MFC）的组织结构和Visual C++的项目工作区以及其程序设计的应用领域。然后，是信号灯的控制与管理部分，介绍了信号灯的功能，信号灯的控制方法。说明了本文研究信号灯控制的思路及设计方案，并给出了相关的程序分析与界面演示。最后，是从整体上系统地总结了本文所研究的全部内容，也展望了自己今后的发展规划。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的目的与意义
• 1.2.1 课题研究的目的
• 1.2.2 课题研究的意义
• 1.3 国内外发展
• 1.3.1 国外发展
• 1.3.2 国内发展
• 1.4 论文研究的内容
• 第2章 MATLAB 图像处理
• 2.1 图像的基本知识
• 2.1.1 图像的类型
• 2.1.2 数字图像处理的特点及目的
• 2.1.3 数字图像处理的内容
• 2.2 MATLAB 简介
• 2.2.1 MATLAB 的特点
• 2.2.2 MATLAB 的界面
• 2.3 MATLAB 在图像处理中的应用
• 2.3.1 图像的操作与变换
• 2.3.2 图像的增强与压缩
• 2.3.3 图像的滤波
• 2.3.4 图像分割
• 2.3.5 形态学运算
• 2.4 图像预处理
• 2.4.1 图像的灰度变换
• 2.4.2 图像的去噪处理
• 2.5 本章小结
• 第3章 车辆计数
• 3.1 车辆计数的方法
• 3.1.1 路面标记法
• 3.1.2 环形线圈法
• 3.1.3 背景差分法
• 3.1.4 帧间差分法
• 3.2 图像采集设备的位置
• 3.3 背景差分处理
• 3.3.1 背景的提取
• 3.3.2 背景更新
• 3.3.3 背景差分
• 3.4 车辆计数
• 3.4.1 简单实例说明与相关程序
• 3.4.2 结果分析与比较
• 3.5 车辆计数的 GUI 界面设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 Visual C++程序设计
• 4.1 基础知识介绍
• 4.1.1 Visual C++6.0 的特点
• 4.1.2 C++程序的基本结构
• 4.2 Windows 编程基础
• 4.2.1 Windows 编程特点
• 4.2.2 Windows 基本数据类型
• 4.3 MFC 概述
• 4.3.1 MFC 类的组织结构
• 4.3.2 使用 MFC AppWizard
• 4.4 Visual C++项目工作区
• 4.4.1 类视图
• 4.4.2 资源视图
• 4.4.3 文件视图
• 4.4.4 界面设计
• 4.4.5 属性窗口
• 4.5 Visual C++程序设计的应用
• 4.6 本章小结
• 第5章 交通信号灯控制
• 5.1 交通信号灯的基本功能
• 5.2 交通信号灯的控制方法
• 5.2.1 传统控制方法
• 5.2.2 实时控制
• 5.3 交通信号灯控制思路与设计方案
• 5.3.1 控制思路
• 5.3.2 设计方案
• 5.4 程序分析与界面演示
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢
• 附录