OpenCV技術(shù)實(shí)現(xiàn)的交通檢測(cè)系統(tǒng)

　　隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，利用日趨強(qiáng)大的信息化手段對(duì)交通系統(tǒng)進(jìn)行管理也成為了一種發(fā)展趨勢(shì)，上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Trans-portation System，簡(jiǎn)稱(chēng) ITS）得到了快速的發(fā)展。面對(duì)現(xiàn)代化交通對(duì)信息需求的日益增長(zhǎng)，ITS 不但可以在交通管理層面利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力進(jìn)行更加科學(xué)高效的交通規(guī)劃和管理，并可以通過(guò)先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備獲得更豐富的交通信息。

　　本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于視頻的交通檢測(cè)系統(tǒng)，研究的范圍包括視頻幀的獲取，圖像處理，車(chē)輛的檢測(cè)與跟蹤，以及交通宏觀(guān)信息的獲取。詳細(xì)探討了車(chē)輛的檢測(cè)與跟蹤的技術(shù)方法，主要工作體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

　?。?） 采用 Directshow 技術(shù)對(duì)視頻圖像幀進(jìn)行獲取。

　?。?） 采用 OpenCV 庫(kù)進(jìn)行相關(guān)的圖像處理并對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行提取。

　?。?） 分析和探討了基于連續(xù)圖像幀之間的運(yùn)動(dòng)物體檢測(cè)技術(shù)，比較和權(quán)衡了各種算法，在已經(jīng)取得的研究成果的基礎(chǔ)上，提出了基于檢測(cè)線(xiàn)的車(chē)輛發(fā)現(xiàn)方法。

　　2 開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

　　視頻處理一般是基于視頻中一幀一幀的數(shù)據(jù)，所以首要的任務(wù)就是將視頻中一幀一幀的圖像獲得到。在這個(gè)過(guò)程中我們采用了基于COM 組件技術(shù)的DirectShow 開(kāi)發(fā)包。DirectShow 通過(guò)對(duì)過(guò)濾器的拼接來(lái)完成視頻播放和處理任務(wù)，使得開(kāi)發(fā)者不必關(guān)注視頻的解碼方式，從而將更多的精力放在圖像處理的部分。

　　而在圖像處理過(guò)程中，我們需要一套強(qiáng)大而高效的 API，使我們不需要關(guān)注最底層的圖像處理過(guò)程，從而將精力都放在上層的算法的研究中。而在這里我們選擇了 Intel 公司的 OpenCV 圖像處理函數(shù)庫(kù)，下面就針對(duì) OpenCV 和 DirectShow 開(kāi)發(fā)包進(jìn)行介紹。

　　2.1 OpenCV 的介紹

　　OpenCV 是 Intel 公司的一個(gè)開(kāi)源的圖像處理函數(shù)庫(kù)。它包括 300 多個(gè) C/C++函數(shù)的跨平臺(tái)的中、高層API，它不依賴(lài)于其它的外部庫(kù)。

　　OpenCV 包含了計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理方面的許多通用算法，它包括以下功能：對(duì)圖像數(shù)據(jù)的操作、對(duì)圖像和視頻的輸入和輸出、對(duì)矩陣和向量的操作、具有線(xiàn)性代數(shù)的算法程序、對(duì)各種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作、基本的數(shù)字圖像處理能力、對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、對(duì)攝像機(jī)定標(biāo)、對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析、對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，另外 OpenCV 還具有具有基本的 GUI 功能，還可對(duì)圖像進(jìn)行標(biāo)注等。

　　在 OpenCV 庫(kù)中，最常用也是最基本的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是 Ip1Image，它在 OpenCV 中用來(lái)存儲(chǔ)位圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使用頻率是非常高的，所以在這里有必要介紹一下它。Ip1Image 在 OpenCV 中的定義如程序1所示：

　　Typedef struct_Ip1Image{

　　int nSize; int ID; int nChannels; int depth; int dataOrder; int origin; int width; int height; struct _Ip1Image *maskROI;

　　struct _Ip1ROI *roi; void *imageId; struct_Ip1TileInfo *tileInfo;

　　int imageSize; char *imageData;

　　int widthStep; char *imageDataOrigin; }Ip1Image; （程序 1） Ip1Image 結(jié)構(gòu)是來(lái)源于 Intel Image Precssiong

　　Libray，使用函數(shù) cvCreateImage 來(lái)初始化 Ip1Image結(jié)構(gòu)，函數(shù)的定義如程序 2 所示，這個(gè)函數(shù)只是單純分配一塊沒(méi)有存放內(nèi)容的內(nèi)存。當(dāng)為其中的參數(shù) depth 賦值為 IPL_DEPTH_8U 時(shí)，初始化的是一個(gè)單通道無(wú)符號(hào)整形圖像，而賦值為 IPL_DEPTH_32F 時(shí)，初始化的是一個(gè)三通道浮點(diǎn)圖像。

　　Ip1Image*cvCreateImage（CvSize size， int depth， int channels）; （程序 2）

　　有關(guān)OpenCV 實(shí)現(xiàn)其它功能的函數(shù)，文章中會(huì)貫穿的介紹。

　　2.2 DirectShow 的介紹

　　DirectShow 是微軟在 Active Movie 和 Video for Windows 的基礎(chǔ)上，推出的新一代的基于 COM 組件

　　技術(shù)的流媒體處理的開(kāi)發(fā)工具包。它為需要自定義解決方案的應(yīng)用程序提供了對(duì)底層流控制結(jié)構(gòu)的訪(fǎng)問(wèn)。從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的角度看，DirectShow 可用于視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議和視頻監(jiān)控等領(lǐng)域。

　　當(dāng)播放媒體文件時(shí)，F(xiàn)ilter Graph Manager 首先建立一個(gè) Filter Graph。在 Filter Graph 中，源過(guò)濾器負(fù)責(zé)讀取原始的媒體數(shù)據(jù)流，變換過(guò)濾器完成對(duì)這些數(shù)據(jù)流的解碼，最后由提交過(guò)濾器將解碼的結(jié)果顯示出來(lái)。此時(shí)的媒體數(shù)據(jù)已經(jīng)轉(zhuǎn)換為一幀一幀的圖像，就可以方便的將它們一張張的捕捉下來(lái)了。