پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

استخراج خط سیر حرکتی وسایل نقلیه از طریق تشخیص و ردیابی بلادرنگ اشیا در سامانه‌های نظارتی مبتنی بر تحلیل ویدئویی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
10.22034/tri.2026.595406.3496
چکیده
بخشی از جاده‌های کشور دارای دوربین‌های نظارتی هستند. این دوربین‌ها توسط اپراتورهای انسانی به طور پیوسته پایش می‌شوند. باتوجه‌به تعداد زیاد دوربین‌ها، این روش پایش ترافیک علاوه بر طاقت‌فرسا بودن و هزینه زیاد، دارای خطای بالایی است. بنابراین، نیاز به یک چارچوب خودکار با قابلیت پردازش بلادرنگ برای استخراج خط سیر حرکتی وسایل نقلیه وجود دارد که پژوهشگران و متخصصان حمل‌ونقل بتوانند از آن برای بررسی رفتارهای خردنگر وسایل نقلیه در زمینه‌های مختلف استفاده کنند. هدف از این پژوهش، طراحی چارچوبی پیشرفته و کارآمد برای استخراج خط سیر حرکتی دقیق و پیوسته وسایل نقلیه از طریق تشخیص و ردیابی بلادرنگ اشیا در سامانه‌های نظارتی مبتنی بر تحلیل ویدئویی است. در این مطالعه، از الگوریتم YOLOv10 برای تشخیص اشیا و ByteTrack برای ردیابی آن‌ها بهره گرفته شده است. با درک اهمیت دسترسی به مجموعه‌داده‌ای متنوع، باکیفیت و نماینده، مجموعه‌داده‌ای تحت عنوان Surveillance Cameras با هدف برچسب‌گذاری باکیفیت از صحنه‌های مختلف ترافیکی، تهیه گردید. از تکنیک یادگیری انتقالی برای تنظیم دقیق مدل از پیش آموزش‌دیده YOLOv10m بر روی این مجموعه‌داده بهره گرفته شده است. مدل تنظیم دقیق شده توانسته در معیارهای دقت، بازیابی و میانگین دقت متوسط به ترتیب به مقادیر 96.3، 95.2 و 98.3 درصد دست یابد و با تأخیر 5.08 میلی‌ثانیه اجرا شود. نتایج حاصل نشان می‌دهد که چارچوب پیشنهادی قادر است اکثر وسایل نقلیه را به طور دقیق شناسایی و به‌درستی دسته‌بندی کرده و نرخ فریم بالایی را در کاربردهای بلادرنگ تضمین کند. این عملکرد، در رویکرد ردیابی مبتنی بر تشخیص، فرایند تطبیق داده را بهبود بخشیده و ضمن حفظ پیوستگی شناسه‌ها در فریم‌های متوالی، امکان استخراج خط سیر حرکتی دقیق، پایدار و پیوسته را فراهم می‌سازد. چارچوب پیشنهادی اطلاعات دقیقی درباره تغییر مکان هر شناسه در طول زمان، ارائه داده و در تحلیل الگوهای حرکتی، پیش‌بینی مکان، استخراج پارامترهای ترافیکی و شناسایی تداخلات احتمالی کاربرد دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Vehicle Trajectory Extraction via Real-time Object Detection and Tracking in Video Analytics-Based Surveillance Systems

نویسنده English

Milad Bayat
Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

A portion of the country's road network is equipped with surveillance cameras. These cameras are continuously monitored by human operators. Given the large number of cameras, this approach to traffic monitoring is not only labor-intensive and costly but also highly error-prone. Therefore, an automated framework with real-time processing capabilities is needed to extract vehicle trajectories that transportation researchers and practitioners can use to investigate microscopic vehicle behavior in various contexts. This study aims to design an advanced and efficient framework for extracting accurate and continuous vehicle trajectories using real-time object detection and tracking in video-analytics-based surveillance systems. In this study, the YOLOv10 algorithm was employed for object detection, while ByteTrack was used for object tracking. Recognizing the importance of access to a diverse, high-quality, and representative dataset, a dataset named Surveillance Cameras was developed from a variety of traffic scenes with the aim of providing high-quality annotations. Transfer learning was employed to fine-tune the pre-trained YOLOv10m model on this dataset. The fine-tuned model achieved precision, recall, and mean average precision values of 96.3%, 95.2%, and 98.3%, respectively, with an inference latency of 5.08 ms. The results demonstrate that the proposed framework can accurately detect and correctly classify most vehicles while ensuring a high frame rate in real-time applications. Within the tracking-by-detection paradigm, this performance improves the data association process and, while maintaining track-ID continuity across consecutive frames, enables the extraction of accurate, stable, and continuous vehicle trajectories. The proposed framework provides precise information on the positional changes associated with each track ID over time and can be applied to motion-pattern analysis, position prediction, traffic parameter extraction, and the identification of potential traffic conflicts.

کلیدواژه‌ها English

Computer Vision
Deep Learning
Real-time Processing
Tracking-by-detection
Trajectory Extraction

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 شهریور 1405