BE1018764A3 - Toestel en systeem voor tunneldetectie. - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding betreft een toestel voor automatische incidentdetectie in een tunnel, dat beeldregistratiemiddelen bevat en een verwerkingseenheid voor verwerking van signalen opgevangen door beeldregistratiemiddelen. Het systeem wordt daardoor gekenmerkt dat genoemde beeldregistratiemiddelen minstens twee videosensoren bevat.

Description

TOESTEL EN SYSTEEM VOOR TUNNELDETECT1E Domein van de uitvinding

[0001] Deze uitvinding betreft een systeem voor de automatische detectie van incidenten in een tunnel.

Achtergrond van de Uitvinding

[0002] Systemen voor de automatische incident detectie (AID) in tunnels hebben de laatste jaren een toenemende populariteit verworven. Een aantal belangrijke incidenten in tunnels hebben geleid tot een Europese richtlijn die oplegt dat elke tunnel langer dan 500 meter moet uitgerust zijn met een systeem dat automatisch incidenten detecteert.

[0003] Camera-gebaseerde automatische incidentdetectiesystemen (ook wel aangeduid als AID systemen) hebben hun populariteit onder meer te danken aan het feit dat ze toelaten op automatische wijze verschil lénde types incidehteh të detecteren over een relatief groot gebied. Een standaard bewakingscamera wordt typisch elke 100 à 300 meter aan het plafond van de tunnel bevestigd. De analoge of digitale signalen afkomstig van deze toestellen worden dan doorgestuurd naar een centrale technische ruimte, waar de beelden geanalyseerd worden middels AID software. De tunneloperator wordt onmiddellijk verwittigd in het geval ér een incident in de tunnel wordt gedetecteerd door het AID systeem. Incidenten die door zo’n camera-gebaseerd AID systeem kunnen gedetecteerd worden, zijn bijvoorbeeld stilstaande voertuigen, voetgangers, verkeersopstoppingen, rookontwikkeling enz... Fig.1 illustreert zo’n systeem uit de stand van de techniek.

[0004] Dé camera-gebaseerde AID systemen die vandaag de dag gekend zijn, hebben evenwel een aantal nadelen. Zo lopen de installatiekosten (in het bijzonder wat betreft de bekabeling) hoog op omdat er een videosignaal van hoge kwaliteit diént doorgestuurd te worden naar AID verwerkingsmodules in de centrale technische ruimte. Verder wordt de totale kost van het systeem ook opgedrevén door de combinatie van camera’s met afzonderlijke modules voor automatische incident detectie.

[0005] Omwille van deze hoge kost hebben sommige tunneluitbaters de neiging óm te besparen op het aantal camera’s, wat uiteraard leidt tot een minder goede dekking van de tunnel, wat een invloed heeft op de kwaliteit van de incidentdetectie, een groter aantal valse incidentmeldingen etc... Ook dé waaier van mogelijke detectiefunctionaiiteiten wordt hierdoor beperkt.

[0006] De camera’s en behuizing die momenteel gebruikt wórden voor tunnelbewaking en automatische incidentdetectie (AID) zijn typisch ontworpen voor buitentoepassingen. Tunnels zijn echter specifieke omgevingen die vragen om specifieke vereisten voor camera’s en behuizing. Behuizingen voor buitentoepassingen zijn groot van omvang en bijgevolg niet zo geschikt voor gebruik in een tunnel. De camera’s kunnen wat verschoven worden of beschadigd raken tijdens een van de periodieke onderhoudsbeurten met hogedrukapparatuur of door aanraking door een hoge truck. Bovendien laten de dimensies van de behuizing het in vele gevallen niet toe om de camera in een overhead positie te plaatsen, waardoor men moet Opteren voor plaatsing aan de zijkant van de tunnel. Nochtans is een overhead positie ideaal voor AID toepassingen omdat de occlusie tussen voertuigen dan minimaal is.

[0007] De oriëntatie en fijnregeling van de camera’s is moeilijk omdat de technicus die de camera installeert, feedback nodig heeft in verband met het camerabeeld dat men in de controlekamer te zien krijgt.

[0008] Onderhavige uitvinding heeft tot doel aan de bovenvermelde nadelen te verhelpen.

Samenvatting

[0009] De doelstelling wordt bereikt door te voorzien in een toestel voor automatische incidentdetectie in een tunnel, dat beeldregistratiemiddelen bevat voorzien van minstens twee videosensoren en een verwerkingseenheid voor verwerking van signalen opgevangen door genoemde videosensoren.

[0010] Door het gebruik van meerdere videosensoren in het toestel worden de installatiekosten beperkt ten opzichte van de systemen die bekend zijn uit de stand van de techniek. Verder wordt zo ook een grotere dekking van de tunnel gerealiseerd. De videosensoren zijn bij voorkeur oriëhteerbaar in verschillende richtingen. Het toestel volgens de uitvinding wordt bij voorkeur tegen het plafond van de tunnel geïnstalleerd en bevat in een voorkeurdragende uitvoeringsvorm een voorwaarts en achterwaarts t.o.v. de rijrichting gerichte sensor en een sensor die recht naar beneden kijkt. Een ander aantal sensoren in het toestel dan drie is evenwel ook mogelijk.

[0011] Zoals reeds vermeld worden de toestellen bij voorkeur aan het plafond van de tunnel bevestigd. Voor een zo betrouwbaar mogelijke detectie van tunnelincidenten wordt het toestel liefst op een centrale plaats aan het plafond van de tunnel gemonteerd. Hierdoor wordt de detectie zo min mogelijk gehinderd door occlusie veroorzaakt door het voorbijkomen van bv. hoge voertuigen (zoals vrachtwagens) in een van de rijvakken.

[0012] Om het installatiegemak verder te bevorderen wordt er bij voorkeur voor gezorgd dat de zijde van het toestel die de bovenkant uitmaakt, vlak is zodat het toestel op eenvoudige wijze vast te maken is aan het tunnelplafond. Bovendien wordt door het voorzien van dit kenmerk de camerapositionering en -oriëntatie (afregeling) aanzienlijk vereenvoudigd.

[0013] In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt het toestel volgens de uitvinding voorzien van een minstens gedeeltelijk transparante behuizing, zodanig dat de videosensoren in het toestel in verschillende richtingen instelbaar zijn. De behuizing biedt verder ook bescherming tégen blootstelling aan bijvoorbeeld stof en vuil in de tunnel. Door zijn specifieke vorm wordt de behuizing bij het rèinigen van de tunnel meegereinigd en wordt ze tijdens het reinigingsproces niet verschoven.

[0014] In een typische uitvoeringsvorm van de uitvinding is de verwerkingseenheid van het detectiesysteem geschikt om de signalen afkomstig van de videosensoren in het toestel te verwerken. Deze verwerking omvat onder meer een analyse van de bekomen signalen, bijvoorbeeld aan de hand van beeldverwerkingstechnieken en -algorithmes die in software geïmplementeerd zijn om zo tot voor de gebruiker relevante verkeersinformatie te komen. c

[0015] Bij voorkeur is de verwerkingseenheid van het detectiesysteëm zo uitgevöerd dat de èenheid een alarmsignaal genereert wanneer een incident gedetecteerd wordt in de tunnel.

[0016] hr een ander aspect betreft de uitvinding een systeem voor automatische incidentdetectie dat een veelheid van toestellen bevat zoals hierboven beschreven. ’··- - ' - ; ï.·

[0017] Door het gebruik van het systeem met toestellen voor automatische incidentdetectie kan men op eenvoudige wijze met meerdere beeldsensoreh naar dezelfde scene in de tunnel kijkén. Dit betekent dat een sensor van een eerste toestel dat het tegemoetkomende verkeer waarneemt naar dezelfde scehe kijkt als een sensor die verkeer waarneemt dat wegrijdt van een tweede toestel dat voorafgaat aan de eerste. De volledige tunnel wordt op die manier dus in principe meerdere keren gefilmd, waardoor een betere en betrouwbaardere detectie kan verkregen worden. Dit kan door de beelden en/of detectiesignaleh vari twee of meerdere videosensoren, al dan niet uit hetzelfde toestel, te combineren in een verwerkingseenheid om tot een detectie te komen die beter is dan de detectie op één enkele videosensor. Voornoemde verwerkingseenheid kan een verwerkingseenheid zijn uit een toestel zoals hierboven beschreven, maar kan eveneens een aparte verwerkingseenheid zijn die zich op een centraal gelegen locatie; bijvoorbeeld in de centrale controlekamer, bevindt. Het combineren van meerdere videosensoren, meestal sensor-fusietechnieken genoemd, werd reeds uitvoerig in de literatuur beschreven.

[0018] Door het aanwenden van signalen uit twee of meer AID modules die een bepaald incident detecteren (bv. een stilstaand voertuig in de tunnel), kan de detectie met een grotere betrouwbaarheid gebeuren dan wanneer informatie uit slechts één AID module beschikbaar is.

[0019] In een voordelige uitvoeringsvorm is de signaalverwerking gebaseérd óp stèreovisietechnieken. Hierbij worden de beelden van twee of meerdere videosensoren gecombineerd om tot een dieptebeeld te komen én zo bepaalde zaken in het beeld nauwkeuriger te kunnen detecteren. Zo kunnen schaduwen en reflecties van koplampen onderdrukt worden terwijl voorwerpen met een bepaalde hoogte wel gedetecteerd worden. Zo kunnen tellingen en classificatie van voertuigen nauwkeuriger gebeuren.

[Ö020] In een voordelige uitvoeringsvorm van het systeem worden dë toestellen in de tunnel geplaatst op een afstand van 20 tot 400 meter uit elkaar en bij voorkeur van 20 tot 150 meter, zodat een optimale dekking van de tunnel bekomen wordt.

[0021] In een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de verwerkingseenheid een aantal (minstens twee) afzonderlijke modules voor automatische incidentdetectie.

[0022] In een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm zijn twee toestellen van genoemde veelheid van toestellen in het systeem zo opgesteld staan dat een videosensor van het èerste toestel en een videosensor van het tweede toestél substantieel eenzelfde zone van de tunnel registreren. Bij voorkeur wordt dit gedaan voor elk paar aanliggende toestellen.

Korte beschrijving van de Figuren

[0023] Fig. 1 illustreert het systeem voor automatische incidentdetectie in een tunnel zoals bekend in de stand van de techniek.

[0024] Fig. 2 illustreert het toestel voor automatische incidentdetectie volgens de uitvinding.

[0025] Fig. 3 illustreert de verwerking van de camerasignalen in de verwerkingseenheid van het systeem volgens de uitvinding.

Gedetailleerde Beschrijving van Uitvoerinqsvorm(en)

[0026] In de hierna volgende gedetailleerde beschrijving van een systeem volgens deze uitvinding worden de genoemde kenmerken en voordelen van de uitvinding verder verduidelijkt en wordt de werking ervan nader toegelicht. Het is duidelijk dat de enige bedoeling van deze beschrijving erin bestaat om de algemene principes van deze uitvinding door een concreet voorbeeld te verduidelijken en dat niets in deze beschrijving dus kan geïnterpreteerd worden als een beperking van de draagwijdte van de in de conclusies opgeëiste octrooirechten, noch van het toepassingsgebied van deze uitvinding.

[0027] In de te inspecteren tunnel installeert men een aantal toestellen voor automatische detectie volgens de uitvinding. Dit zijn er minimaal twee, maar bij voorkeur meerdere, afhankelijk van o.m. de lengte van de tunnel. Voor een optimale dekking van de tunnel dient men een toestel te voorzien elke 100 à 300 meter. De video signalen van de verschillende videosensoren in de afzonderlijke toestellen worden doorgestuurd naar en verwerkt door een of meerdere AID modules. Deze AID modules worden bij voorkeur in het toestel ingebouwd. Hierdoor kan worden vermeden dat de videosignalen met een hoge kwaliteit over een netwerk moeten gestuurd worden en zo tot een zware belasting van het netwerk te komen.

[0028] Elk toestel is uitgerust met een digitale communicatie-interface waëriangs allerlei signalen, onder meer voor controle-doeleinden, kunnen worden uitgewisseld. De uitgewisselde signalen kunnen dienen voor configuratie van het toestel (bv. aanduiding van de ligging van de rijstroken, richting van het verkeer per rijstrook, calibratie van het beeld voor snelheidsmetingen, enz...), voor event-rapportering en uiteraard voor het afleveren van de streaming videodata.

[0029] Het systeem voor automatische incidentdetectie van de uitvinding is opgebouwd volgens een modulaire architectuur en is gemakkelijk te schalen naargelang de specifieke omstandigheden. Het systeem bestaat uit een aantal (minstens twee) afzonderlijke toestellen zoals besproken (afhankelijk van tunnellengte, gewenste tussenafstand e.d.).

[0030] De toestellen worden bij voorkeur geïnstalleerd in een centrale positie aan het plafond van de tunnel. Dit is de meest geschikte locatie om incidenten te detecteren, aangezien er dan zo weinig mogelijk hinder is van hoge voertuigen die zich in een van de rijbanen van de tunnel bevinden.

[0031] Om de installatie aan het tunnelplafond te vergemakkelijken wordt het toestel bij voorkeur voorzien van een vlakke bovenkant. Dit heeft als verder voordeel dat het positioneren en oriënteren van de diverse videosensoren in hét toestel aanzienlijk vereenvoudigt wordt. Fig.2A toont een globaal zicht op het toestel volgens de uitvinding in zijn behuizing. Diverse onderdelen van het toestel worden meer in detail getoond in Fig.2B. Naast de monteerplaat 3 zijn in de figuur ook een camera met meerdere videosensoren 4 en een deel van de verwerkingseenheid 5 getoond. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een behuizing voorzien die een transparante bescherming 6 omvat. In de onderste schets in Fig.2B ten slotte worden de zijpanelen 7 getoond. Door het gebruik van (videosensoren in) het toestel is een compacte realisatie mogelijk, met een hoogte (vanaf het tunnelplafond gemeten) van zo’n 15 cm.

[ÓÖ32] De behuizing is zo ontworpen dat ze het toestel bescherming biedt tegen allerlei extreme omgevingsomstandigheden die men in tunnels kan aàntreffën, zoals lage temperaturen, hoge concentraties van uitlaatgassen enz... De behuizing kan ook IP66 vochtighëidsbescherming bieden. In tegenstelling tot standaard caméra behuizingen die manuele reiniging nodig hebben, is het toestel door zijn specifieke vorm eveneens uitermate geschikt om gereinigd te worden door dé periodieke hoge druk reiniging van de tunnel.

[0033] De in deze uitvinding voorgestelde oplossing beperkt ook aanzienlijk de installatie- en onderhoudskosten. Dit is onder meer dankzij de verminderde bekabelingskosten per camera, doordat er meerdere camera’s (beeldsensoren) in eenzelfde behuizing gecombineerd worden. Zoals reeds aangehaald laat de uitvinding een eenvoudigere en snellere camera-oriëntatie en fijnregeling toe. Verder wórden de kosten van de hardware gedrukt doordat de verwerkingseenheid, i.e. de AID modules, en de diverse videosensoren in één en dezelfde compacte behuizing kunnen gecombineerd worden.

[0034] Gegeven de hoge contaminatieniveau’s van de optische apparatuur die men in tunnels terugvindt omwille van vervuiling door uitlaatgassen e.d., blijft het onderhoud en bijhorende kost op een aanvaardbaar niveau. In een voordelige uitvoeringsvorm van de uitvinding kan men een ingebouwde kwaliteitsparameter voorzien die de beeldkwaliteit meet en daaruit afleidt of en wanneer een onderhoudsbeurt noodzakelijk is.

[0035] Wat betreft de operationele werking van het systeem voor automatische incidentdetectie, dient het volgende opgemerkt. De flexible camera-oriëntatie in het toestel biedt verscheidene bijkomende mogelijkheden voor detectie.

[0036] Dankzij de beschikbaarheid van een camera die recht naar beneden kijkt, kunnen uiterst accurate tellingen van voertuigen uitgevoerd worden en worden naüwkeurige lengtemetingen van voertuigen mogelijk, zelfs bij heel druk verkeer.

[0037] Verder kan men door combinatie van de detectieresultaten van een naar achter gerichte sensor van de ene camera met de detectieresultaten van een naar voren gerichte volgende camera redundant informatie bekomen worden, die tot een verbeterde detectie leidt. Een hiermee gerelateerde techniek is stereovisie. Stereovisie is gebaseerd op de werking van het menselijke oog waarbij minstens twee camera’s naar dezelfde scene kijken en waarbij de informatie uit beide beelden gecombineerd wordt om tot een dieptebeeld te komen. Hierdoor kunnen de bestaande detectie functionaliteiten niet alleen verbeterd worden maar kunnen er ook nieuwe detectie functionaliteiten ontstaan. Zo wordt het mogelijk om alarmen veroorzaakt door schaduwen, reflecties van lampen en water op het wegdek te onderdrukken. Dit zijn namelijk geen tastbare objecten waardoor het berekende stereo dieptebeeld op die plaatsen ook niet verandert. Schaduwen, reflecties en water op het wegdek zijn bij de meeste AID systemen een van de hoofdredenen van valse alarmen.

[0038] Fig.3 illustreert een van de voordelen van de uitvinding. De figuur toont enkele voorbeelden van reflecties van koplampen en water op het wegdek. Deze kunnen verkeerdelijk aanzien worden als voertuigen en leiden tot valse alarmen. Door de beelden van meerdere camera’s die naar dezelfde scene kijkën té combineren wordt het mogelijk om deze alarmen te onderdrukken.

[0039] De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen. Ook is duidelijk dat alle deelkenmerken die aan de hand van eenzelfde uitvoeringsvorm zijn beschreven, volgens varianten van de uitvinding niet noodzakelijk hoeven gecombineerd te worden.

Claims (13)

1. Toestel voor automatische incidentdetectie in een tunnel, bevattende beeldregistratiemiddelen en een verwerkingseenheid voor verwerking van signalen opgevangen door genoemde beeldregistratiemiddelen, daardoor gekenmerkt dat genoemde beeldregistratiemiddelen minstens twee videosensoren bevatten.

2. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de beeldregistratiemiddelen drie videosensoren bevatten.

3. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de minstens twee videosensoren oriënteerbaar zijn in meerdere richtingen.

4. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens conclusies 1, 2 of 3, daardoor gekenmerkt dat het toestel voorzien is van een vlakke bovenkant voor éénvoudige installatie aan het plafond van dë tunnel.

5. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het toestel een minstens gedeeltelijk transparante behuizing bevat.

6. Toestél voor automatische incidentdetectie volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat genoëmde verwerkingseenheid is uitgerust om genoemde signalen te verwerken via een software programma.

7. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens conclusie 6, daardoor gekenmerkt dat genoemd software programma uitgerust is om een algoritme gebaseerd op stereovisietechnieken uit te voeren.

8. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat genoemde verwerkingseenheid is uitgevoerd om een alarmsignaal te genereren wanneer een incident gedetecteerd wordt.

9. Toestel voor automatische incidentdetectie volgens een van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat genoëmde verwerkingseenheid minstens twee afzonderlijke modules omvat.

10. Systeem voor automatische incidentdetectie daardoor gekenmerkt dat het een veelheid van toestellen volgens een van de conclusies 1 tot 9 bevat.

11. Systeem voor automatische incidentdetectie volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de afstand tussen twee toestellen tussen de 20 en 400 m ligt.

12. Systeem voor automatische incidentdetectie volgens conclusie 10 of 11, daardoor gekenmerkt dat het systeem een centrale verwerkingseenheid bevat om signalen te verwerken afkomstig van genoemde verwerkingseenheid van een of meerdere van genoemde toestellen.

13. Systeem voor automatische incidentdetectie zoals in een van de conclusies 10 tot 12, daardoor gekenmerkt dat, wanneer in gebruik, twee toestellen van genoemde veelheid van toestellen zo opgesteld staan dat een videosensor van het eerste toestel en een videosensor van het tweede toestel substantieel eenzelfde zone van de tunnel registreren,