簡介

NGSIM(Next Generation Simulation)數據集

是美國FHWA搜集的美國高速公路行車數據，它包括了US101、I-80等道路上的所有車輛在一個時間段的車輛行駛狀況。數據是采用攝像頭獲取，然后加工成一條一條的軌跡點記錄。我在項目中用到的是US101數據集，其他數據結構大同小異。一下著重介紹該路段數據集。

US101數據集介紹

NGSIM官方提供了使用API的方法獲取數據集，但是文檔并不夠良心，因此我還是直接選擇了下載整個數據集，下載鏈接可以在官方網站找出，這里再給出

鏈接

，下載下倆的數據集是一個1.6G+的CSV文件。這個文件包含

所有道路的所有數據

。打開看一看，數據結構如表：

注：不同的道路其車道信息不同，行車數據差異較大。

相同的表你可以到剛才的下載鏈接中找到，我來介紹一下遇到的坑。

Col

介紹

Vehicle_ID

給每一個進入記錄區域的車輛的編號。不同的車會重復利用！！

Frame_ID

該條數據在某一時刻的幀號，同一Vehicle_ID的幀號不會重復

Total_Frame

該車出現的總幀數

Global_Time

全局時間，單位為ms

Local_X,Y

采集區域內的坐標，采集區域不同，坐標系不同，會有不同的零點

Global_x,Y

全局坐標，只有一個零點，可用作數據篩選

這幾個很難倒騰，而且篩選數據主要看這幾個，其他數據可以直接看官網介紹。

python處理數據

我想得到的是某一區域內的車輛及它們未來10秒的軌跡。讀取CSV，用python的話當然用pandas咯。

最好添加

usecols

過濾你不需要的列，因為數據集很大，載入真的很慢。

import pandas as pd

init_df = pd.read_csv('./data.csv', usecols=['你所需要的列名'])

首先，數據集很大，要把數據多余的內容除掉。我要的是US101數據，因此定義一個函數篩選并按照

全局時間

排序，按照frame排序是行不通的，如果要按照路段排序同理選取Global的數據。

def cutbyRoad(df=None, road=None):

'''

:param df: 打開后文件

:param road: 路段名稱

:return: 切路df,按照全局時間排序

'''

road_df = df[df['Location'] == road]

return road_df.sort_values(by='Global_Time', ascending=True)

原數據集的單位，時間是ms，長度單位全是ft。給它轉換一下：

def unitConversion(df):

'''

轉換后長度單位為m，時間單位為0.1秒

:param df: 被轉換df

:return: 轉換后df

'''

ft_to_m = 0.3048

df['Global_Time'] = df['Global_Time'] / 100

for strs in ["Global_X", "Global_Y", "Local_X", "Local_Y", "v_length", "v_Width"]:

df[strs] = df[strs] * ft_to_m

df["v_Vel"] = df["v_Vel"] * ft_to_m*3.6

return df

我需要的數據是某一區域內，某一時刻的車輛及它們未來10s的行車數據，因此首先要獲得某一區域某一時刻某一區域的車輛ID列表：

def cutbyPosition(road_df, start_y=0, start_time=0, area_length=50):

'''

給定起始時間，起始y，區間長度，輸出區間內車輛list

:param road_df:限定路段后的df

:param start_y: 區域開始段，單位為m

:param start_time: 起始時間，0.1s

:param area_length: 區域長度單位為m

:return: vehicle_list為起始框內部車輛編號

'''

area_df = road_df[road_df['Global_Time'] == start_time]

area_df = area_df[(area_df['Global_Y'] - start_y <= area_length) & (

area_df['Global_Y'] - start_y >= 0)]

vehicle_list = area_df['Vehicle_ID'].unique()

if len(list(vehicle_list)) <= 2:

return None

else:

return list(vehicle_list)

其中

start_y, start_time

可以根據自己的需要取

Global_Y,Global_Time

的最大值最小值區間內值。

然后是迭代獲取10s內車輛數據：

def cutbyTime(road_df, start_time=0, vehicle_list=None, time_length=10.0, stride=1):

'''

:param inint_df:road_df

:param start_frame: 開始幀

:param time_length: 采樣時間長度,單位為s

:param stride: 采樣步長

:return: 返回一組清洗完數據time

'''

temp_df = road_df[road_df['Vehicle_ID'].isin(vehicle_list)]

one_sequence = pd.DataFrame()

for vehicle in vehicle_list:

for time in range(int(time_length * 10 / stride)):

df = temp_df[

(temp_df['Vehicle_ID'] == vehicle) & (temp_df['Global_Time'] == (start_time + time * stride))]

if df.shape[0] == 1:

one_sequence = pd.concat([one_sequence, df])

else:

return None

return one_sequence

最后是存儲數據至CSV

def saveCsv(df, file_name):

'''

:param df: 存入df

:param file_name: 文件名

:return: 無

'''

df=df.reset_index(drop=True) #重置索引

if not os.path.exists('\\'):

os.makedirs('\\')

df.to_csv('data\\' + file_name + '.csv', mode='a', header=True)

我的main函數，也就是調用這些方法的主干函數，代碼中調用的json文件是配置文件：

with open("conf/dataExecute.json", "r") as f:

conf = json.load(f)

init_df = pd.read_csv(conf['data_source'], usecols=conf['useCols'])

road_df = cutbyRoad(init_df, road=conf['road'])

road_df = unitConversion(road_df)

min_Global_Y, max_Global_Y = road_df['Global_Y'].min()+100, road_df['Global_Y'].max()

min_Global_Time, max_Global_Time = road_df['Global_Time'].min(), road_df['Global_Time'].max()

total_dist=int((max_Global_Y - min_Global_Y) / (conf['area_step']))

total_time=int((max_Global_Time - min_Global_Time) / (conf['time_step'] * 10))

print("共計{}--{}組數據，時間步長為{}，距離步長為{}".format(total_dist,total_time,conf['time_step'],conf['area_step']))

total_data=0

for dist_index in range(conf["hist_dist"],total_dist):

for time_index in range(conf["hist_time"],total_time):

if conf["noise"]:

time_noise=random.randint(0,100)

dist_noise=random.randint(0,100)

else:

time_noise,dist_noise=0,0

start_time = min_Global_Time + time_index * conf['time_step'] * 10+time_noise*10

start_y = min_Global_Y + dist_index * conf['area_step']+dist_noise

vehicle_list = cutbyPosition(road_df, start_y=start_y, start_time=start_time,

area_length=conf['area_length'])

if vehicle_list is None:

# print('{}秒時刻，{}為起點區域內車輛過少，進入下個時段'.format(start_time * 0.1, start_y))

print('{}--{}內車輛過少，進入下個時段'.format(dist_index, time_index))

continue

one_sequence = cutbyTime(road_df, start_time=start_time, vehicle_list=vehicle_list,

time_length=conf['time_length'],

stride=conf['stride'])

if one_sequence is None:

# print('{}時刻，{}為起點區域內車輛存在消失，進入下個時段'.format(start_time * 0.1, start_y))

print('{}--{}內車輛存在消失，進入下個時段'.format(dist_index, time_index))

else:

total_data+=1

saveCsv(one_sequence, file_name=conf['road'])

print('{}/{} - {}/{} saved! Exist {} data! '.format(dist_index, total_dist,time_index, total_time,total_data))

if total_data == conf["need_num"]:

print("數據采集完成")

break

if total_data ==conf["need_num"]:

print("數據采集完成")

break

傳參我用了一個json文件：

{

"data_source": "./data/data.csv",

"road": "us-101",

"useCols": [

"Vehicle_ID",

"Frame_ID",

"Total_Frames",

"Global_Time",

"Global_X",

"Global_Y",

"Local_X",

"Local_Y",

"v_length",

"v_Width",

"v_Class",

"Location",

"v_Vel",

"Lane_ID"

],

"area_length": 80,

"time_length": 10,

"area_step": 20,

"time_step": 30,

"stride": 5.0,

"hist_dist":6,

"hist_time":0,

"noise": 1,

"need_num": 20

}

我做這個主要是為了采集區域行車數據做訓練集。因此需要迭代獲取。如果有什么問題歡迎留言和我討論！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的python车辆轨迹分析_Ngsim数据集分析与python处理,NGSIM,解析,及的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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