基于视频技术的交通标线视觉评价方法的研究
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摘要
交通事故的研究在越来越受到政府和社会的重视时,除加强道路设计、改造、路面监控管理,不断加强人们的交通意识研究外,交通标志和标线的研究也受到各有识之士的重视。交通标志和标线的研究不仅能弥补交通安全管理路面监控的不足,而且能大大的节约道路改造成本,还可以大大提高交通参与者的交通守法意识。
本论文在介绍道路交通标线尤其是减速标线的概念、分类、设置的影响因素,以及影响减速标线视认性的机动车驾驶员的视觉行为特性的基础上,提出了一种在实景状态下进行虚拟交通标线的模拟试验来研究道路交通标线视觉效果的有效方法。
首先,在基于摄像机成像原理和人眼的视觉特性的基础上找出了拍摄录像时应该注意的问题,选择了接近人眼视觉特性的摄像机镜头,并且进行了道路录像的录制和采集,然后论述了用Ulead Video Studio 9.0、3ds max、Premiere Pro等软件进行视频的采集,匹配实景录像的减速标线的制作,虚拟标线和实景录像的结合的过程,得到了基于视频处理技术的道路交通标线的主观视认性的视觉评价研究平台,设计了平行减速标线、鱼刺形减速标线、四边形减速标线和三维立体减速标线等四种减速标线,并且基于交通安全心理学和交通安全工程学的角度设计了它们的主观视认性问卷调查表。最后对四种减速标线进行了问卷调查试验,四种减速标线都能够从不同程度上使得驾驶员产生速度错觉或紧张感,从而使驾驶员主动采取减速或制动等操作,达到减速的效果。
在实景状态下进行虚拟标线模拟试验来研究道路减速标线视觉效果的方法,不但能够解决室内静态测试不能反映真实道路情况的缺点,而且还能弥补测试过程在真实道路环境下进行试验灵活性差,且测试过程工作繁重的不足,是一种科学的交通标线的评价方法,可以使得交通标线的设置更加合理有效,充分发挥道路交通标线的管理功能和服务功能。
When the way of reducing traffic accident's research which including strengthening the road designs, the reconstruction, management of the road monitoring and enhancing the research of people's transportation consciousness is being received the government’s attention more and more the research about traffic signs and the markings is enhancing researchers’awareness. The traffic signs and the markings research not only can make up the insufficiency of traffic safety management of road monitoring, but also can reduces the reconstruction cost, and enhances the transportation participant's consciousness to obey the law greatly.
This dissertation introduces the definition, the classification and influencing factors of road traffic markings (especially slowdown markings) at first. Then the dissertation states driver’s visual traits under the influence of virtual slowdown markings. On the basis of that, the dissertation studies a simulation test of virtual road markings in real conditions and proposes effective ways to test visual effects of road slowdown markings.
Firstly, based on the principle of cameral image formation and visual traits of human eyes, a couple of things are worth stressing when recording. By choosing cameral lens similar to our visual traits, road situation videos are recorded and collected. Secondly, this dissertation discusses the process of collecting video by using software such as Ulead Video Studio 9.0、3ds max、Premiere Pro, producing slowdown markings in real conditions and mixing virtual markings with videos in real conditions. By using video processing technology, the dissertation analyzes subjective recognition of road markings and proposes a research platform for visual assessment. In addition, four slowdown road markings, including parallel, Fishbone-shaped, Quadrangle and 3D markings, are designed. Based on traffic safety psychology and traffic safety engineering, a questionnaire of their subjective recognition is made out. Lastly, on the basis of the questionnaire, drivers will have speed illusions or anxiety towards the four slowdown markings at varying degree and respond with a spontaneous slowdown or brake, so the goal of slowdown is achieved.
Through the simulation test of virtual road markings in a real condition, the study can not only be a solution to the problems of unreal road conditions of indoor static tests, but also to the poor flexibility and heavy workload under real road conditions. Therefore, this is a scientific way of assessment, making the establishment of traffic markings more effective and these markings fully display the management function and service function.
本论文在介绍道路交通标线尤其是减速标线的概念、分类、设置的影响因素,以及影响减速标线视认性的机动车驾驶员的视觉行为特性的基础上,提出了一种在实景状态下进行虚拟交通标线的模拟试验来研究道路交通标线视觉效果的有效方法。
首先,在基于摄像机成像原理和人眼的视觉特性的基础上找出了拍摄录像时应该注意的问题,选择了接近人眼视觉特性的摄像机镜头,并且进行了道路录像的录制和采集,然后论述了用Ulead Video Studio 9.0、3ds max、Premiere Pro等软件进行视频的采集,匹配实景录像的减速标线的制作,虚拟标线和实景录像的结合的过程,得到了基于视频处理技术的道路交通标线的主观视认性的视觉评价研究平台,设计了平行减速标线、鱼刺形减速标线、四边形减速标线和三维立体减速标线等四种减速标线,并且基于交通安全心理学和交通安全工程学的角度设计了它们的主观视认性问卷调查表。最后对四种减速标线进行了问卷调查试验,四种减速标线都能够从不同程度上使得驾驶员产生速度错觉或紧张感,从而使驾驶员主动采取减速或制动等操作,达到减速的效果。
在实景状态下进行虚拟标线模拟试验来研究道路减速标线视觉效果的方法,不但能够解决室内静态测试不能反映真实道路情况的缺点,而且还能弥补测试过程在真实道路环境下进行试验灵活性差,且测试过程工作繁重的不足,是一种科学的交通标线的评价方法,可以使得交通标线的设置更加合理有效,充分发挥道路交通标线的管理功能和服务功能。
When the way of reducing traffic accident's research which including strengthening the road designs, the reconstruction, management of the road monitoring and enhancing the research of people's transportation consciousness is being received the government’s attention more and more the research about traffic signs and the markings is enhancing researchers’awareness. The traffic signs and the markings research not only can make up the insufficiency of traffic safety management of road monitoring, but also can reduces the reconstruction cost, and enhances the transportation participant's consciousness to obey the law greatly.
This dissertation introduces the definition, the classification and influencing factors of road traffic markings (especially slowdown markings) at first. Then the dissertation states driver’s visual traits under the influence of virtual slowdown markings. On the basis of that, the dissertation studies a simulation test of virtual road markings in real conditions and proposes effective ways to test visual effects of road slowdown markings.
Firstly, based on the principle of cameral image formation and visual traits of human eyes, a couple of things are worth stressing when recording. By choosing cameral lens similar to our visual traits, road situation videos are recorded and collected. Secondly, this dissertation discusses the process of collecting video by using software such as Ulead Video Studio 9.0、3ds max、Premiere Pro, producing slowdown markings in real conditions and mixing virtual markings with videos in real conditions. By using video processing technology, the dissertation analyzes subjective recognition of road markings and proposes a research platform for visual assessment. In addition, four slowdown road markings, including parallel, Fishbone-shaped, Quadrangle and 3D markings, are designed. Based on traffic safety psychology and traffic safety engineering, a questionnaire of their subjective recognition is made out. Lastly, on the basis of the questionnaire, drivers will have speed illusions or anxiety towards the four slowdown markings at varying degree and respond with a spontaneous slowdown or brake, so the goal of slowdown is achieved.
Through the simulation test of virtual road markings in a real condition, the study can not only be a solution to the problems of unreal road conditions of indoor static tests, but also to the poor flexibility and heavy workload under real road conditions. Therefore, this is a scientific way of assessment, making the establishment of traffic markings more effective and these markings fully display the management function and service function.
引文
[1]公安部交通管理局.中华人民共和国道路交通事故统计年报(2007年度) , 2007年5月
[2]初秀民,严新平.道路交通标志标线视认性虚拟测试系统设计[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程版, 2005(4)
[3]刘军民,陈荣飞.视觉错觉现象[J].汽车与安全, 2000(1)
[4]郭维钧.数字视频技术[J].智能建筑, 2006(1)
[5]张殿业,张开冉.道路标线对驾驶行为模式的影响[J].中国公路学报, 2001(4)
[6]邢延超,谈正.基于计算机视觉的车道标线与障碍物自动检测[J].计算机工程与应用, 2003(6)
[7]杨久玲,刘会学等.道路交通标志和标线应用指南[M].北京:中国标准出版社, 2002
[8]何昔银.低等级公路道路标线的安全效能分析.煤炭工程, 2004(B05)
[9]黄晓勇,王学军.浅析驾驶员的视觉感知与安全行车[J].军用汽车管理, 2005 (5)
[10]付东华.基于视频处理技术的虚拟道路减速标线制作方法的研究.长安大学硕士学位论文, 2006.06
[11]刘浩学.公路交叉口交通标志设置的工效学分析.交通运输工程学报.第1卷第3期2001年9月.100-103
[12]隽志才,曹鹏,吴文静.基于认知心理学的驾驶员交通标志视认性理论分析.中国安全科学学报.第1卷第3期2001年9月. 8-11
[13]郑安文,牛倬民.高速公路静态交通标志设置科学性分析.交通运输工程学报.第2卷第4期2002年12月.49-53
[14]刘西,张侃.道路交通标志的量化评价方法.人类工效学2003年12月第9卷第4期. 23-26
[15] GB 5768-1999《道路交通标志和标线》实用手册,中国标准出版社, 2007.8.1
[16]林雨,潘晓东,方守恩.交通标志的视角阈值研究.公路2005年7月第7期. 142-144
[17]冯乔生,陈玉华.汽车驾驶仿真虚拟环境中路面标志的智能化建模[J].计算机仿真, 2003(7):81-83.
[18]袁振友,夏伟君等.减速振动标线在一级公路平面交叉口的应用[J].公路, 2005(4)
[19]宫振堂,刘丽.路缘标线对驾驶行为的影响[J].黑龙江交通科技, 2004(4)
[20]史迎春,周献中等.基于摄像机运动的简单虚拟场景的生成.系统仿真学报. Feb. 2004
[21]武雪冬.计算机视觉中摄像机定标及位姿和运动估计方法的研究.湖南大学博士学位论文
[22]张广军.《机器视觉》.科学出版社. 2005年6月第1版
[23]李凯,王鉴等.基于空间透视相关点的摄像机标定方法.中北大学学报(自然科学版). 2007年第28卷增刊
[24] (美) Linda G. Shapiro, George C. Stockman著.计算机视觉.机械工业出版社2005
[25] http://www.zhongshe.com/article/view_845_1.html中摄网
[26]丁玉兰.人机工程学.北京-北京理工大学2005.01
[27]石金涛等.安全人机工程.上海-上海交通大学出版社. 1997.12
[28]徐起. Permiere Pro视频编缉基础与典型事例[M].北京:人民邮电出版社, 2005
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[30] Ahmed A K ,Bhatt J.A Simulation Approach to Investigate the Effect of Heavy Vehicles on Sign Visibility[A].the 16th Biennial Symposium on Visibility and Simulation[C].Iowa City:Iow a Univercity,2002
[31]郭仲福,刘荷花,鲁传明等.Premiere Pro入门与实例详解.北京-中国铁道出版社, 2006
[32] (韩)孙京洛译者崔峰. After Effects 7.0从入门到精通.北京-中国电力出版社2007
[33]马小萍. After Effects 7.0影视特效设计基础与实例教程.北京-中国电力出版社2007
[34]子午装饰. 3ds Max 9完全自学手册.北京-海洋出版社2007
[35]苗玉敏,芮鸿等. 3ds Max 9中文版从入门到精通.北京-电子工业出版社. 2008
[36]李铁,刘配团,李文杰.三维动画技法.北京-清华大学出版社2007
[37]李铁等.三维动画建模.北京-清华大学出版社2007
[38]孙敬杰,吕杭.会声会影9视频采编录范例精选.北京-中国青年出版社2006
[39] http://tech.163.com/digi/07/0623/14/3HM73U7V00162ARA.html.用绘声绘影10进行简单的视频采集
[40]灵创工作室.会声会影9影片编辑完全手册.上海-上海科学技术出版社2006
[41] http://www.cnphotos.net/daohang/syjs/huansuan.htm.中国摄影网、数码相机等效焦距的换算
[42]石茂青.道路交通安全设施设计研究.西南交通大学研究生学位论文.2005.12
[43]张瑾.道路交通标志标线警示能力研究——限速标志设置研究.昆明理工大学硕士学位论文.2005.07
[44]陈国龙.公路交通指路标志信息可用性研究与评价.吉林大学硕士学位论文. 2007.05
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[51] Mark Brackstone, Ben Waterson. Are We Looking Where We are Going? An Exploratory Examination of Eye Movement in High Speed Driving [C] // Proc. Of the 83rd Transportation Research Board Annual Meeting. Washington(U. S. A): TRB, 2004, 2602-2626.
[52] Luke Fletcher, Nicholas Apostoloff, Lars Petersson, and Alexander Zelinsky. Vision in and out of vehicles [J]. IEEE Computer Socirty, 2003, 5:12-17.
[53] Hiroyuki Shinoda, Mary M. Hayhoe, Anurag Shrivastava. What controls attention in natural environments? [J].Vision Research, 2001, 41(25-26):3535-3545.
[54] Geoffrey Underwood, Peter Chapman, Neil Brocklehurst, Jean Underwood, David Crundall. Visual attention while driving: sequences of eye fixations made by experienced and novice drivers [J]. Ergonomics, 2003, 46(6):629-646.
[55] Geoffrey Underwood, David Crundall, Peter Chapman. Selective searching while driving: the role of experience in hazard detection and general surveillance [J]. Ergonomics, 2002, 45(1):1-15.
[56] Rosenthal T J ,ChrstosJP,AponsoBL.A Drivin Simulator for Testing the Visibility and Conspicuity of Highway Designs and Traffic Control Device Placement[A].2004 TRB Annual Meeting[C]. Washington:FWHA,2004.
[57]交通标线设计参考——针对《道路交通标线质量要求和检测方法》(GB/T 16311-2004)及《路面标线涂料》(JT/T 280-2004)[J].山西交通科技, 2005(4)
[58]章先阵,初秀民等.道路标线图像采集中的几何畸变校正研究[J].交通与计算机, 2005(6)
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[63]裴玉龙,王炜.道路交通事故成因及预防对策[M].北京:科学出版申, 2004
[64]周建国,吕娜.中文版Photoshop CS图像处理一册通[M].北京:人民邮电出版社, 2005
[65]刘运通.道路交通安全指南[M].北京:人民交通出版社, 2004
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[44]陈国龙.公路交通指路标志信息可用性研究与评价.吉林大学硕士学位论文. 2007.05
[45]王玉泉,孔莉.浅谈高速公路的交通标志设计.交通科技. 2005年第五期.
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[57]交通标线设计参考——针对《道路交通标线质量要求和检测方法》(GB/T 16311-2004)及《路面标线涂料》(JT/T 280-2004)[J].山西交通科技, 2005(4)
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[67]张朝刚.汽车驾驶员的视觉特性与行车安全[J].商用汽车, 2001(9)
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[72]苏文英,白媛媛等.道路预成型标线带检测技术[J].公路交通科技, 2005(10)
[73]鲁泰.交通标线知多少[J].农机具之友, 2004(2)
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