CZ307549B6 - Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace - Google Patents

Abstract

Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace se provádí snímáním pohybujících se dopravních prostředků jedinou elektronickou kamerou. Výstupní video signál v elektronické podobě z kamery (1) obsahuje v rámci jediné snímané scény pohybující se dopravní prostředek (0) a referenční vzdálenost Lref o známé velikosti. Obraz měřeného dopravního prostředku (0) je zpracován v příslušném zařízení softwarem tak, že pohybující se dopravní prostředky (0) jsou rozpoznávány oproti statickému pozadí dle jejich rozměrů a jsou porovnáním s referenční vzdáleností Lref klasifikovány do jednotlivých nedefinovaných tříd. Referenční vzdálenost Lref může být také uspořádána ve směru snímání kamery (1) manuálně a je pak snímána současně se snímanou scénou při snímání měřeného dopravního prostředku (0).

Description

Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace

Oblast techniky :

Vynález se týká způsobu měření intenzity pohybujících se objektů, zejména dopravních prostředků, jejich klasifikace a měření dalších doplňujících informací o dopravním proudu.

Dosavadní stav techniky:

Dosavadní známé způsoby měření intenzity dopravy a sčítaní dopravy jsou:

Mechanicky - manuálně

Tento systém, jeho přesnost, spolehlivost je závislá na subjektivním přístupu člověka provádějícím sčítání v terénu. Nevýhodou tohoto přístupu jsou značné nároky na organizaci a zajištění pracovních sil. Výhodou je však vysoká mobilita.

Tlakový princip

Vozidlo přejíždí tlakové čidlo - pružnou trubku (hadici) nataženou přes komunikaci a zařízení na konci tohoto čidla vyhodnocuje počet náprav. Nevýhodou tohoto systému je nepřesnost následného vyhodnocení počtu vozidel a kategorií vozidel z údajů o počtech náprav. Další nevýhodou je poměrně krátká životnost těchto zařízení, jejich spolehlivost a nutnost zasahování do vozovky při stabilizaci tohoto systému na povrchu.

Indukční smyčka

Elektronický systém zaznamenává narušení elektromagnetického pole této smyčky a tím vyhodnocuje průjezdy vozidel přes tuto smyčku a klasifikuje vozidla dle kategorií - osobní, nákladní, atd. Nevýhodou tohoto systému je však zásah do povrchu komunikace a menší životnost smyčky zabudované do komunikace. Jedná se o stacionární zařízení a nevýhodou tohoto systému je tedy značná imobilita a zranitelnost.

Mikrovlnný systém

Tento systém využívá principu radarového snímání pohybujícího se objektu - měření rychlosti radarem - dooplerův jev. Radarový signál skenuje komunikaci a dle průjezdu vozidel vyhodnocuje odražené signály od projíždějících vozidel, které elektronické vyhodnocovací zařízení registruje jako průjezd vozidla a dle délky odezvy provádí klasifikaci do jednotlivých kategorií. Toto zařízení umožňuje za určitých definovaných podmínek umístění i nastavení i měření rychlosti vozidel. Nevýhodou systému je citlivost na počáteční nastavení, polohu radaru radarového paprsku vůči komunikaci a tedy náročnější kalibraci systému pro vyšší přesnost sčítání i měření rychlosti, především při vyšším počtu jízdních pruhů a rozlišení jednotlivých směrů. Další nevýhodou je i citlivost systému na odrazy elektromagnetických vln a vznik chybných odezev. Zařízení pro vyšší počet jízdních pruhů z důvodu vyšších nároků na nastavení - kalibraci neumožňuje rychlé mobilní přesuny a je náročné na kvalitní výběr měřicího místa a umístění systému. Nejvhodnější umístění je zpravidla přímo nad komunikací.

Ultrazvukový systém.

Tento systém využívá principu ultrazvukového snímání pohybujícího se objektu. Ultrazvukový signál je vysílán vysílačem na komunikaci, kde dochází kjeho odrazu a zpracování v přijímači tohoto signálu. Při průjezdu vozidla dochází k rozdílné odezvě, která se v elektronickém vyhodnocovacím zařízení registruje jako průjezd vozidla a dle délky odezvy provádí klasifikaci do jednotlivých kategorií. Toto zařízení umožňuje za určitých definovaných podmínek umístění a nastavení i měření rychlosti vozidel. Ultrazvukový systém má obdobné vlastnosti jako mikrovlnné systémy. Nejvhodnější umístění je také zpravidla přímo nad komunikací.

- 1 CZ 307549 B6

Optický systém

Tento systém využívá principu přerušení dopadajícího světla na světlocitlivý snímač, který je zpravidla nainstalován ve středu jízdního pruhu a po průjezdu vozidla nad tímto snímačem vysílá impulsy do sčítacího zařízení, kde jsou tyto impulsy vyhodnoceny nejen jako počet, ale dle jejich délky i jako kategorie vozidla. Nevýhodou tohoto systému je jeho instalace uprostřed jízdního pruhu, zranitelnost snímače a závislost na světelných podmínkách.

Do oblasti optických systémů patří i systémy využívající ke snímání průjezdu vozidla kamery. Systém podle patentu CZ 295326, který používá ke snímání průjezdu pohyblivého objektu měřicími stanovišti alespoň jednu kameru na každém stanovišti, potom vyhodnocuje časový interval průjezdu pohybujícího se objektu mezi měřicími stanovišti. Pro činnost tohoto systému musí tedy být nejméně dvě měřicí stanoviště. Z obrazu snímaného objektu, který se přivádí v elektronické podobě do vyhodnocovacího obvodu, se vyčlení charakteristické příznaky pohybujícího se objektu, vyhodnotí se čas průjezdu pohybujícího se objektu příslušným měřicím stanovištěm, přičemž tyto údaje se přenesou z měřených stanovišť, prostřednictvím komunikační sítě do centrální jednotky, ve které se provádí vyhodnocení časového intervalu průjezdu pohybujícího se objektu mezi jednotlivými měřicími stanovišti.

Za výhodu se u tohoto řešení považuje zmenšení objemu přenášených informací komunikační sítí tím, že se ze snímaného obrazu vyberou pouze typické příznaky pohybujících se objektů.

Za omezení však nutno považovat - nutnost instalace kamery nejméně na dvou stanovištích.

Všechny výše uvedené technické systémy nejsou tedy dostatečně mobilní a vyžadují zvýšené nároky na instalaci na komunikaci, zpravidla i zásah do vlastní komunikace, a na vlastní provoz. Neumožňují zpětnou kontrolu a případnou korekci naměřených dat za předpokladu, že není s tímto systémem nainstalovaná kamera, která však vyžaduje synchronizaci záznamu obrazu s ostatními zařízeními. Nicméně i tento záznam je pouze podpůrným podkladem pro dodatečné vyhodnocení. Systémy, které nejsou v kontaktu s povrchem komunikace, však vyžadují instalaci většinou nad komunikací a snímání ve směru komunikace. To zvyšuje nároky na instalaci těchto zařízení při normálním provozu a jejich imobilitu.

Známé řešení podle DE 41 28 312 využívá videokameru ke snímání hustoty dopravního provozu, vyhodnocení se však prování pouze porovnáním obrysů vozidel s dříve nasnímanými. Toto řešení nepodává reálné výsledky.

Známé řešení podle WO 03052715 využívá ke snímání dopravního proudu čidla, která mají jenom vymezenou možnost snímání vozidel. Toto řešení je složité, zejména na instalaci.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje navržený způsob a zařízení pro měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace, zejména intenzity provozu, kategorie dopravních prostředků a dalších doplňujících dopravně inženýrských parametrů, např. rychlost projíždějících vozidel, plynulost dopravního proudu a další, jehož podstata spočívá v tom, že snímání pohybujících se dopravních prostředků, je prováděno pouze jedinou elektronickou kamerou, a to nezávisle na její poloze vůči komunikaci, po které se dopravní prostředky pohybují. Je možné provádět snímání dopravních prostředků pohybujících se po komunikaci jak kolmo, tak i šikmo, ale i v ose pohybujícího se dopravního prostředku a to z libovolné vzdálenosti, která je omezena pouze technickými možnostmi a parametry snímacího zařízení, kamery, od komunikace, a to i vícepruhové.

-2CZ 307549 B6

Řešení podle vynálezu umožňuje přesnou klasifikaci dopravních prostředků i možnost měření rychlosti jejich průjezdu, respektive pohybujících se dopravních prostředků ve sledovaném profilu, a to včetně rozlišení jednotlivých pruhů a směrů pohybu v rámci jediné snímané scény.

Výstupní signál z elektronické kamery, který v rámci jedné snímané scény obsahuje statické pozadí a pohybující se dopravní prostředek, je v elektronické podobě přenesen prostřednictvím komunikační sítě do řídicí jednotky, zde je upraven a přenesen do záznamové jednotky, kde je ukládán na paměťové médium a zároveň je přiváděn i do vyhodnocovací jednotky.

Pomocí k tomuto účelu vytvořeného softwaru je ve vyhodnocovací jednotce signál zpracován tak, že pohybující se dopravní prostředky, jsou na obraze rozpoznávány oproti statickému pozadí dle jejich charakteristických příznaků, například dle jejich rozměrů na základě vzájemného statistického porovnávání podle obsluhou zařízení nadefinovaných hodnot pro danou scénu je následně vozidlo klasifikováno.

To probíhá tak, že např. rozměry jednotlivých kategorií dopravních prostředků jsou ve scéně nadefinovány obsluhou programu, podle dané snímané scény a jejího zkreslení vlivem umístění kamery, tzn., že při jejich identifikaci je obsluhou zařízení těmto dopravním prostředkům přidělena odpovídající kategorie, a systém následně podle těchto přidělených charakteristických rozměrů a kategorií již klasifikuje tyto dopravní prostředky vzájemným statistickým porovnáním již detekovaných a uložených vozidel v databázi systému.

Řešení podle vynálezu pracuje také v plně automatickém režimu, kdy se systém automaticky adaptivně kalibruje na základě porovnávání charakteristických příznaků jednotlivých pohybujících se dopravních prostředků mezi sebou, přičemž je možné ručním způsobem měření dokalibrovat, resp. korigovat a systém tak adaptivně clustruje - kategorizuje - snímané dopravní prostředky.

Řešení podle vynálezu provádí také vyhodnocení nasnímaného obrazu v jedné scéně porovnáním rozměrů pohybujících se dopravních prostředků vůči stanovené referenční vzdálenosti Lref., která se nadefinuje přímo ve vyhodnocovaném obrazu. Potom stačí pro jednotlivé kategorie dopravních prostředků nadefinovat jejich reálné rozměry, které jsou ve snímané scéně porovnávány s Lref.

Řešení podle vynálezu také pracuje v ručním kalibrovaném režimu, kdy kalibraci provádí obsluha zařízení při jeho instalaci nadefinováním referenční vzdálenosti Lref manuálně v rámci snímané scény, to znamená, že obsluha zařízení má možnost tuto vzdálenost definovat před vlastním měřením ve směru záběru kamery. Vyhodnocení pak probíhá porovnáním rozměrů pohybujícího se dopravního prostředku s referenční vzdáleností Lref, která je nasnímána a definována před vlastním měřením.

Řešení podle vynálezu v daném snímaném úseku pomocí jediné kamery měření rychlosti pohybujícího se dopravního prostředku v definovaném úseku, jehož délku systém vyhodnotí na základě definované referenční vzdálenosti Lref a času projetí této definované vzdálenosti vozidlem ve snímané scéně a v ní definovaném poli. Rychlost je určena z počtu video snímků, snímkovací frekvence.

Způsob měření je buď on-line nebo zpětně ze záznamu uloženém např. na paměťovém médiu.

Řešení podle vynálezu přenáší video signálu do centrální jednotky k dalšímu zpracování a vizualizaci.

Řešení podle vynálezu v jediném okamžiku snímá, případně vyhodnocuje více profilů synchronně, tj. z více měřicích míst najednou a to i dálkově.

-3CZ 307549 B6

Pro úsporu přenosových kapacit obrazového signálu a paměťového místa na záznamovém médiu z jednotlivých elektronických kamer se využije klasické komprimace videosignálu.

Způsob a zařízení pro měření intenzity a klasifikace dopravy podle tohoto vynálezu je velmi mobilní, velmi jednoduchý na instalaci u komunikace, bez zásahu do vlastní komunikace a vlastního provozu, umožňuje zpětnou kontrolu a případnou korekci i případné dodatečné vyhodnocení naměřených dat bez použití dalších zařízení.

Objasněni výkresu

Způsob a zařízení pro měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace jsou blíže objasněny na přiloženém výkrese, kde na obr. 1, schematicky znázorněno blokové schéma zařízení a profil komunikace zabíraný kamerou ve dvou variantách.

Příklady uskutečněni vynálezu

Způsob a zařízení pro měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace, například intenzity dopravy a skladba dopravního proudu včetně dalších doplňujících parametrů určení jízdního pruhu, směru pohybu, rychlosti jednotlivých dopravních prostředků 0 se provádí snímáním těchto dopravních prostředků 0 na daném profilu komunikace vždy pouze jednou elektronickou kamerou 1 a to nezávisle na její poloze vůči komunikaci, po které se pohybují dopravní prostředky. Snímání pohybujících se dopravních prostředků 0, pohybujících se po komunikaci je možné provádět jak kolmo, tak i šikmo, ale i v ose pohybujícího se vozidla 0 a to z libovolné vzdálenosti od komunikace, a to i vícepruhové. Vzdálenost kamery 1 od pohybujícího se vozidla Oje dána pouze jejími technickými parametry.

Snímaná scéna - digitalizovaný video signál je z elektronické kamery 1 přenesen prostřednictvím komunikační sítě 7 do řídicí jednotky 2, kde je upraven a přenesen do záznamové jednotky 3 a do vyhodnocovací jednotky 5.

Ve vyhodnocovací jednotce 5 je video signál, který obsahuje statické pozadí snímaného obrazu, pohybující se vozidlo a reálnou referenční vzdálenost Lref, zpracováván tak, že pohybující se dopravní prostředky 0 jsou rozpoznávány oproti statickému pozadí a jejich rozměry jsou porovnávány s referenční vzdáleností Lref. Na základě toho je každý pohybující se dopravní prostředek klasifikován do předem definovaných tříd. Současně je vypočtena i rychlost pohybujícího se vozidla z délky sledovaného a předem definovaného úseku, jehož délka je vyhodnocena z definované referenční vzdálenosti Lref, a času projetí dopravního prostředku 0 tímto definovaným úsekem. Referenční vzdálenost Lref je reálná, předem manuálně uspořádaná do směru snímání kamery, která je definována při vlastním vyhodnocení v daném obrazu manuální režim kalibrace.

Řídicí jednotka 2, záznamová jednotka 3, záznamové medium 4 a vyhodnocovací jednotka 5 mohou být umístěny i mimo stanoviště elektronické kamery 1.

Řídicí jednotka 2 slouží k ovládání vlastního měření, nastavení celého systému, ovládání kamery 1 a zpracování obrazového signálu z více měřených profilů.

Pomocí této jednotky může docházet také k volbě a preferenci zpracování jednotlivých synchronně snímaných profilů - video signálů z kamer 1 - In.

K výběru zpracovávaného signálu pro režim on-line nebo off-line dochází v záznamové jednotce 3.

-4CZ 307549 B6

Pro pozdější analýzu, případně dokladování naměřených dat je k této jednotce připojeno i záznamové médium 4, z něhož lze zpětně provést a reprodukovat vlastní měření - vyhodnocení off-line.

Vyhodnocovací jednotka 5 umožňuje vlastní vyhodnocení dle předem zvolených a požadovaných výstupních parametrů měření a jejich přenos do centrální jednotky 6 k dalšímu zpracování a vizualizaci.

Na centrální jednotku 6 může být připojen jeden, případně více systémů pro další zpracování naměřených dat, které lze z této centrální jednotky přes komunikační síť 7 ovládat a centrálně zpracovávat naměřená data.

Centrální jednotka 6 může být umístěna i odděleně od snímací kamery 1 a celého systému.

V případě, že vyhodnocovací jednotka 5, pracující v automatickém režimu, se dostane do nerozhodného stavu - neumožňuje rozhodnutí o klasifikaci vozidel, či jiného parametru, vydá a uloží chybové hlášení s přesnou identifikací a následně ze záznamu je možné zpětně rozhodnout o správném řešení.

Řídicí jednotka 2, záznamová jednotka 3, paměťové medium 4, vyhodnocovací jednotka 5 i centrální jednotka 6 mohou být realizovány standardními prostředky a technologiemi výpočetní techniky nebo mohou být realizovány i jedním zařízením na bázi PC.

Komunikační sítě 7 mohou být provedeny běžnými dostupnými prostředky a systémy mikrovlnné, optické, radiové a kabelové techniky.

Celý systém pracuje a je řízen speciálním softwarem.

Průmyslová využitelnost

Způsob a zařízení pro měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace je výhodné využívat především pro mobilní ale i stacionární sledování dopravy, pro dopravně inženýrské průzkumy. Systém umožňuje variabilitu a různé způsoby měření dopravně inženýrských parametrů - intenzita, skladba, rychlost dopravního proudu a detekci mimořádných událostí v dopravě v závislosti na požadované přesnosti měření. Umožňuje tedy maximální automatizaci a mobilitu i v tomto oboru.

Tento způsob měření lze použít pro měření intenzity, rychlosti vozidel a jejich klasifikace i jiných pohybujících se dopravních prostředků.

Claims (3)

1. Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace snímáním pohybujících se dopravních prostředků jedinou elektronickou kamerou, kdy vyhodnocení je nezávislé na její poloze vůči komunikaci, po které se pohybují vozidla, 1. Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace snímáním pohybujících se dopravních prostředků jedinou elektronickou kamerou, kdy vyhodnocení je nezávislé na její poloze vůči komunikaci, po které se pohybují vozidla, vyznačující se tím, že výstupní video signál v elektronické podobě z kamery (1) obsahuje v rámci jediné snímané scény pohybující se dopravní prostředek (0) a referenční vzdálenost Lref o známé velikosti, přičemž obraz měřeného dopravního prostředku (0) je zpracován

-5 CZ 307549 B6 v příslušném zařízení k tomuto účelu vytvořeným softwarem tak, že pohybující se dopravní prostředky (0) jsou rozpoznávány oproti statickému pozadí dle jejich rozměrů a jsou porovnáním s referenční vzdáleností Lref klasifikována do jednotlivých nadefinovaných tříd.

2. Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace, podle nároku 1, vyznačující se tím, že referenční vzdálenost Lref je manuálně uspořádána ve směru snímání kamery (1) a tento rozměr je nasnímán současně se snímanou scénou při snímání měřeného dopravního prostředku (0).

3. Způsob měření parametrů dopravního proudu v daném profilu komunikace, podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že v definovaném úseku záběru kamery (1), jehož délka je vyhodnocena na základě definované referenční vzdálenosti Lref a času, za který vozidlo (0) tuto definovanou vzdálenost ujede je měřena rychlost pohybujícího se vozidla (0).