基于航拍视频构建风险指数的交织区拥堵识别方法

作者:李熙莹; 梁靖茹; 张伟斌; 郝腾龙; 陈丽娟
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为了实时识别快速路交织区拥堵瓶颈的形成及其诱发因素,基于无人机航空视频构建了车辆轨迹数据,提出了一种结合交通流不稳定性分析的交织区拥堵识别方法。识别方法分为三个阶段:车辆轨迹提取、干扰感知模型和拥堵风险指数构建。首先,通过YOLO和v4(Version4号,你只看一次)的网络训练,利用空中小目标重量来检测头顶车辆,并关联外观和运动特征来跟踪车辆轨迹,从而在无人机空中视频中提取出精细的车辆轨迹。然后,通过提取车辆的微观速度、车道变化和冲突信息,建立了车辆速度扰动和车道变化交织扰动的感知模型。最后,结合干扰信息和平均车速,利用熵值法构建标准化的拥堵风险指数,并根据交织流的拥堵风险指数识别拥堵。本文收集广州大桥数据,用于案例分析和测试验证。结果表明,在航空场景试验中,学习小目标特征的网络的误检率和漏检率均小于5%,提取的车辆轨迹连续稳定。在交织区拥堵识别与评价中,该方法的准确率为97.85%,明显优于基本参数识别方法,且在各路段具有较高的识别精度和算法鲁棒性。与平均速度指数相比,提出的拥堵风险指数能更精细、更敏感地反映短期和局部的拥堵情况,并能从平均速度、个别速度差和换道交织三个维度识别各种因素造成的高山交通瓶颈。研究成果可为城市重点路段的交通诱导和优化提供技术依据。