CN101325005A - 一种交通拥塞监测设备及一种交通拥塞监测方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明披露了一种交通拥塞监测设备及一种交通拥塞监测方法及其系统,提高了交通拥塞通报的准确性。该交通拥塞监测方法,包括以下步骤:监控者远程浏览IP Camera获取的视频窗口,指定监测区域;对指定监测区域内的目标物体进行移动速度计算及统计,判断几个时间周期内所述目标物体的平均速度单调变化为减小时,准备通报监控者;当准备通报时,参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数,进行通报计算预处理若干次后的报警比率高于有效性阈值时,则立即通报。本监测方法减少了图像的计算量,提高了通报的有效性。
Description
技术领域
本发明涉及一种交通拥塞监测设备及一种交通拥塞监测方法及其系统。
背景技术
随着经济生活的发展改善,机动车辆日益增多,对道路交通带来越来越大的压力。为保证交通有序运行,各种交通控制系统相继出现;要实现有效的交通控制,必然对交通的拥塞情况进行实时监测,以给交通控制系统提供准确的判断和预报。在这种情况下,出现了许多对交通拥塞监测的方案。
于2002年10月2日公开的申请号为02105115.1的专利申请文件中,公布了一种利用流动汽车数据推测交通状况的方法和推测并提供交通状况的系统。需要在探测车的辅助下,将时间和行进的区域位置的流动汽车数据发送到中心设备。通过交通状况推测装置,中心设备将流动汽车数据积累在流动汽车数据库中,并且也推测在探测车的前向区域中的交通拥塞信息。该方法系统庞大,需要有监测车的辅助,同时又需要无线网络的数据传输模式,方法和系统成本较高。
于2005年2月23日公开的申请号为200410013297.1的专利申请文件中,公布了一种基于智能交通管理系统控制的交通信息显示系统,其中包括道路交通状况监视系统。该道路交通状况监视系统虽具有实时提供交通信息的功能,但不能设定一定的监测区域,对后台管理系统来说,数据量偏大,其他监测区域所造成的干扰较大,系统所做出的提示或判断,稳定性和可靠性都较差。
发明内容
本发明的目的在于充分利用现有的有线或无线网络和交通控制系统,通过Web方式对IP Camera的监测区域进行设定,减小系统处理的数据量并提高系统监测提示或判断的准确性,提供了一种交通拥塞检测设备和一种交通拥塞监测方法及其系统。
根据本发明的第一方面,提供了一种交通拥塞监测设备,包括通过网络接入交通控制系统的IP Camera,其特征在于,所述IP Camera对指定的监测区域内的目标物体进行移动速度计算及统计,判断几个时间周期内所述目标物体的平均速度单调变化为减小时,准备通报;
当准备通报时,参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数进行通报计算预处理。
根据本发明的第二方面,提供了一种交通拥塞监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
监控者远程浏览IP Camera获取的视频窗口,指定监测区域;
对指定监测区域内的目标物体进行移动速度计算及统计,判断几个时间周期内所述目标物体的平均速度单调变化为减小时,准备通报监控者;
当准备通报时,参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数,进行通报计算预处理若干次后的报警比率高于有效性阈值时,则立即通报。
优选地,当准备提交通报时,交通状况已经改善,则取消本轮通报尝试。
优选地,无论是否通报,当尝试通报结束时,都将恢复该时间段内的有效性系数。
根据本发明的第三方面,提供了一种交通拥塞监测系统,包括安装有交通控制处理平台的服务器或服务器集群、如权利要求1所述的交通拥塞监测设备和监控终端设备。
根据本发明,为对IP Camera的监测区域进行设定以及减小后台处理系统的数据量并提高系统监测提示或判断的准确性,给出了一种交通拥塞检测设备和一种交通拥塞监测方法及其系统。
附图说明
下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明,其中:
图1是本发明的交通控制系统的拓扑结构图;以及
图2是本发明的监测区域示意图。
具体实施方式
为了提高交通拥塞监测通报的有效性和可靠性,本发明提供了一种交通拥塞检测设备和一种交通拥塞监测方法及其系统。接下来将以该交通拥塞检测设备为例,具体说明交通拥塞监测方法及其交通拥塞监测系统。
图1示出本发明的交通控制系统的拓扑结构图。如图1所示,IPCamera和监控者所处的位置分布于网络的两个端点,利用了Internet或WIMAX/CDMA网络,分别完成监测区域的设置和拥塞监测的实施。其工作过程详细如下:
IP Camera先向系统平台注册,通报自身相关信息,比如所处地区位置代号;监控者通过web终端(如手机、PDA、PC机)经平台系统鉴权后接入平台系统;监控者通过平台系统定位并访问目标IP Camera;监控者对所访问的IP Camera进行监控策略配置。
当某个IP Camera发现拥塞后,将此事件通过系统平台通报监控者;监控者在接收到通报后,根据通报的信息决定如何处理该通报。监控者可通过向IP Camera发送消息,要求IP Camera作出某种事先指定的处理动作,比如停止报警,播放预先录像。监控者也可以再次访问IP Camera,通过视频实时察看现场情况,并通过语音通道指挥现场交通。
利用如上系统平台,监控者所要进行的拥塞监测方法包括如下步骤:
监控者通过区域交通控制系统浏览监控交通状况的IP Camera,在打开的视频窗口上,通过控件手工指定要监测的路段区域;
IP Camera对监测区域内的目标物体进行移动速度统计,并周期性统计在一段时间内所有目标物体的平均移动速度,然后通过均方差统计连续几个周期内的平均速度变化。如果是单调递减,则认为发生了阻塞,准备通报监控者,如果是非单调变化则认为只是暂时的异常;
当准备通报时,IP Camera将参考以往一周该时间段内(时间段的粒度由用户指定,比如30分钟或1小时等)的本地进行交通阻塞通报的有效性的系数。在一个实施例中,如果该系数在n轮判断后的报警比率超过80%则立即通报。否则备份该系数值,然后将本次统计假设为是有效的通报,重新计算有效性系数,随后如上述过程再次进行统计;如此直到有效性系数在n轮判断后的报警比率大于80%时向监控者通报交通阻塞。当准备提交报告之前,交通状况已经改善,则取消本轮尝试。无论是否通报,当尝试结束时都将恢复该时间段内的有效性系数。
需要进一步说明的是,有效性系数和有效阈值两者的关系:
有效性系数是由实验室测量值进行初始化的,在实践中可由用户的反馈来调整;有效性阈值是用户设置的,用户可以随意设置。
此处有效性系数值假定是50%,那么意味着判断了10次有5次以上发生报警则认为报警发生,否则认为没发生;假定这样的判断发生了100次,以每10次为一轮判断结果,则可以算出一个比例值,假定报警比率是60%,即10轮中有6轮是报警,4轮未发生。
在一个实施例中,假定有效性阈值是80%,那么上述报警比率60%显然不合用户指定要求,因此将和下一轮的判断结果结合起来判断是否满足有效性阈值要求。这里有效性系数是不会变的,有效性系数只会在用户反馈回结果后才可能改变。
另外这种关联性的计算不可能一直关联下去,因为那样可能对于波动式的拥塞就不能监测到了比如50%70%90%50%70%90%...
设定好一个关联轮数n后,还要考虑一点就是,比如第一轮报警比率不合格,那么还应结合上几轮的最高值进行计算,这种考虑是基于假如交通开始变差,那么即使当前不差,那么也可能很快变差。
以上这些也算是对于实际上拥塞发生了,但可能漏报警,或当拥塞快发生时,却滞后报警的情况的一种处理。
图2示出本发明的监测区域示意图。如图2所示,方形区域为监控者给IP Camera指定的监测区域,目标物体为一辆小轿车。需要说明的是,对象被锁定的初始时刻到解除锁定的时刻被称为被锁定对象的生存时间;对象被锁定的原理取决于其在两张相邻图像中的相似程度。这样,设定一定的监测区域,对后台管理系统来说,数据量简约化,节省了一定的计算资源和网络资源;同时,也提高了拥塞监测通报的准确性和时效性。
结合图形,接下来说明IP Camera本身对于拥塞的判断:
监控者首先利用斑马线和马路边缘指定一个闭合的平面几何图形为监测区域。IP Camera对于进入监测区域的物体,首先进行锁定;然后IP Camera不断计算被锁定对象的移动速度,这种获取速度的原理类似于采样,即在两张相邻的图像之间计算被锁定的物体的移动;相邻图像的时间间隔决定了采样粒度。
在监测区域内,被锁定对象的速度计算分为下列几种情况:
被锁定对象进入监测区域没有停止直接离开监测区域;被锁定对象停止在监测区域,但没超过设定的时限,然后继续移动,直到离开监测区域;被锁定对象停止在监测区域,其超过了设定的时限,因此对其解除锁定。在监测区域中被解除锁定的对象再次移动,则被作为一个新的物体被锁定。
在上述情况下,都可根据采样到的速度除以采样次数计算出被锁定对象在其生存期间的平均速度;所有对象的平均速度再除以被锁定的对象的个数则得到这些对象的平均速度;以一个时间区间进行统计,可得出该区间内,监测区域的物体移动的平均速度。
IP Camera本身对拥塞判断的误差和修正:
无论采用什么算法,IP Camera本身对拥塞的判断都可能存在误差,而且这些误差因不同的情况可能不一定相同;而监控者作为拥塞发生的最终判决者,其判断结果则可作为对IP Camera本身判断算法的一个修正,从而提高IP Camera以后的判断的有效性。比如:IP Camera可事先通过实验室的计算设置一个拥塞判断的系数:
如10%,则可理解为要判断拥塞是否发生,要进行10次尝试判断,如果这10次有一次发生了则通报拥塞发生;如果每次尝试是5分钟,则共需50分钟才能判断拥塞是否发生;
如50%,则需两次,共10分钟;
如80%,则只需一次尝试即可判断,仅5分钟。
如果监控者设定只有在监控时间段内发现发生了3次拥塞,才能认为拥塞真的发生,那么上述的尝试需要的次数和时间依次为:
30次,150分钟;
6次,30分钟;
3次,15分钟。
有效性系数的修正可根据不同的前提条件而分为几类:
如IP Camera可从平台接受气象参数(如风力几级,晴/多云/阴/雨等),则在这些条件下都会对应不同的有效性系数;IP Camera可根据内部日历和时钟或红外灯是否打开决定当前是夜晚或白天,在这两种条件下,也会对应不同的有效性系数;IP Camera可保留一周拥塞情况的历史记录,在一周的每天都会对应不同的有效性系数。
以上对本发明的具体描述旨在说明具体实施方案的实现方式,不能理解为是对本发明的限制。本领域普通技术人员在本发明的教导下,可以在详述的实施方案的基础上做出各种变体,这些变体均应包含在本发明的构思之内。本发明所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限制。
Claims (19)
1.一种交通拥塞监测设备,包括通过网络接入交通控制系统平台的IP Camera,其特征在于,所述IP Camera对指定的监测区域内的目标物体进行移动速度计算及统计,判断几个时间周期内所述目标物体的平均速度单调变化为减小时,准备通报;
当准备通报时,参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数进行通报计算预处理。
2.如权利要求1所述的交通拥塞监测设备,其特征在于,所述IPCamera在准备通报时参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数进行通报计算预处理若干次后的报警比率高于有效性阈值时,则立即通报。
3.如权利要求1所述的交通拥塞监测设备,其特征在于,所述IPCamera在准备通报时参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数进行通报计算预处理若干次后的报警比率低于有效性阈值时,则备份该系数值并重新计算有效性系数。
4.一种交通拥塞监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
监控者远程浏览IP Camera获取的视频窗口,指定监测区域;
对指定监测区域内的目标物体进行移动速度计算及统计,判断几个时间周期内所述目标物体的平均速度单调变化为减小时,准备通报监控者;
当准备通报时,参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数,进行通报计算预处理若干次后的报警比率高于有效性阈值时,则立即通报。
5.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述交通拥塞监测方法还包括以下步骤:
准备通报时,参考以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数,进行通报计算预处理若干次后的报警比率低于有效性阈值,则备份该系数值并重新计算有效性系数。
6.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述交通拥塞监测方法还包括以下步骤:
当准备提交通报时,交通状况已经改善,则取消本轮通报尝试。
7.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述交通拥塞监测方法还包括以下步骤:
无论是否通报,当尝试通报结束时,都将恢复该时间段内的有效性系数。
8.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述指定监测区域为由监控者利用斑马线和马路边缘指定一个闭合的平面几何图形。
9.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述指定监测区域的设定是在web方式下进行的,其支持网络为无线网络和/或有线网络。
10.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述有效性系数的初始化设置为实验室计算经验中拥塞判断的一个系数。
11.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述指定监测区域内的目标物体进行移动速度计算时包括以下几种情况的一种或多种:
目标物体进入指定监测区域没有停止直接离开指定监测区域;
目标物体停止在指定监测区域,但没超过设定的时限,然后继续移动,直到离开指定监测区域;
目标物体停止在指定监测区域,其超过了设定的时限,因此对其解除监测;
在指定监测区域中被解除认定的目标物体再次移动,则被作为一个新的物体被监测。
12.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述以往一时间段内的本地交通拥塞通报的有效性系数为以往一周该时间段内本地交通拥塞通报的有效性系数。
13.如权利要求12所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述时间段的粒度由监控用户指定。
14.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述拥塞通报的有效性系数的计算包括以下步骤:
根据监控者对拥塞通报的处理,认定其有效或无效;
将统计信息和时间信息对应起来,以一周为周期,统计各个时间段内拥塞通报的有效性,生成一个有效系数。
15.如权利要求4所述的交通拥塞监测方法,其特征在于,所述拥塞通报的有效性系数的计算根据以下一个或多个不同的前提条件还包括一个修正的步骤:
IP Camera可从外部平台接受气象参数:风力几级,晴/多云/阴/雨,则对有效性系数加以修正;
IP Camera可根据内部日历和时钟或红外灯是否打开决定当前是夜晚或白天,则对有效性系数加以修正;
IP Camera可保留一周拥塞情况的历史记录,由历史记录则对有效性系数加以修正。
16.一种交通拥塞监测系统,包括安装有交通控制处理平台的服务器或服务器集群、如权利要求1所述的交通拥塞监测设备和监控终端设备。
17.如权利要求16所述的交通拥塞监测系统,其特征在于,所述监控终端设备为手持式移动终端设备。
18.如权利要求17所述的交通拥塞监测系统,其特征在于,所述手持式移动终端设备为手机。
19.如权利要求17所述的交通拥塞监测系统,其特征在于,所述手持式移动终端设备为可无线联网的PDA。
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