DE1805904A1

DE1805904A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Lichtbildern bei der Doppler-Radar-Geschwindigkeitsmessung

Info

Publication number: DE1805904A1
Application number: DE19681805904
Authority: DE
Inventors: Rudolf Balsiger; Piechocki Dipl-Ing Kurt
Original assignee: Zellweger Uster AG
Current assignee: Zellweger Uster AG
Priority date: 1968-02-28
Filing date: 1968-10-29
Publication date: 1969-09-04
Also published as: US3579236A; CH466385A; FR2002814A1; DE1805904C3; DE1805904B2; GB1249498A

Description

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28. Oktober 1968 Z 121 _ΛΛΛ__ΛΛ , ZELLWEGER AG 1805904

Apparate- "und Maschinenfabriken Uster CH-8610 Uster/Schweiz

Verfahren und Vorrichtung zur Auswertung von Lichtbildern bei der Dopplerradar .Geschwindigkeitsmessung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung von automatisch erfolgten Lichtbildaufnahmen bei der Doppler» Radar .Geschwindigkeitsmessung, insbesondere von St ras eenfahr zeugen.

Doppler-Radar-Geschwindigkeitsmessgeräte werden bspw. im Strassenverkehr zur Ueberwachung der Einhaltung von Geschwindigkeitslimiten eingesetzt.

Zur Gewinnung von Beweismaterial bei Geschwindigkeitsüberschreitungen werden dabei häufig automatisch Lichtbildaufnahmen ausgelöst. Die dadurch erhaltenen Lichtbilder zeigen üblicherweise einen Fahrbahnabschnitt mit einem oder mehreren Fahrzeugen sowie den durch optische Hilfsmittel eingeblendeten Geschwindigkeits-Messwert, bspw. die Skala eines in km/h geeichten Messinstrumentes.

Die Anzeige dieses Messinstrumentes beruht dabei auf der Auswertung der Dopplerfrequenz f_D· Diese Dopplerfrequenz f_D wird in bekannter Weise durch Ueberlagerung vom Fahrzeug reflektierter Radarleistung mit einem Teil der vom Radarsender erzeugten Radarleistung gewonnen.

Es sind Verfahren und Vorrichtungen der Doppler-Radar-Geschwindigkeits- ^₀ messung bekannt, welche für praktische Bedürfnisse auf reichende Messge- ° nauigkeit ergeben.

Eine besondere Schwierigkeit liegt dabei jedoch in der Unsicherheit hinsieht-

° lieh der einwandfreien Zuordnung eines festgestellten Geichwindigkeits- <° Messwertes zu einem bestimmten Fahrstug, wenn mehrere Fahrzeuge auf einem in der genannten Weise automatisch aufgenommenen Lichtbild er- Bcheinen.

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Dies kann insbesondere bei dichtem Verkehr, auch bei mehrspurigen Fahrbahnen oder auch bei Gegenverkehr der Fall sein.

Es ist darauf hinzuweisen, dass Boppler-Radar-Geschwindigkeitsmessgeräte üblicherweise zwecks besserem Auflösungsvermögen (bezüglich der verschiedenen Fahrzeuge) unter einem Winkel oC von bspw. 20° schief zur Fahrtrichtung der Fahrzeuge des abfliessenden Verkehrs aufgestellt werden. Der Winkel **■ ist der Winkel zwischen der Achse der Richtcharakteristik der Radarantenne und der Fahrtrichtung, wobei vorzugsweise die Blickrichtung der Kamera in der gleichen Vertikalebene liegt, wie die Achse der Richtcharakteristik der Radarantenne.

, der Fahrzeuge. ,(d.h. abfüessender Verkehr) _] _t

»mund eii

Bei einer Messung^vonhintemund einem Winkel oC von bspw. 20 steht das Fahrzeug zum Zeitpunkt der Geschwindigkeitsmessung im allgemeinen noch nicht so, dass sein Nummernschild von einer Kamera mit Standort beim Radargerät und Blickrichtung &C erfasst werden kann. Es ist deshalb vorteilhaft, die Auslösung der Kamera zeitlich so stark zu verzögern, dass das Fahrzeug in eine für die Aufnahme günstige Stellung, d.h. in die so-

-hierzu notwendige.. genannte Photozone gelangen kann. DieWerzögerungszeit kann bspw. nach folgenden Gesichtspunkten gewählt werden:

- Fixe Verzögerungszeit in bezug auf die Einfahrt der Fahrzeuge in den Radarbereich

- Der Fahrzeuggeechwindigkeit umgekehrt proportionale Verzögerungszeit in bezug auf die Einfahrt in den Radarbereich

- Auslösung der Kamera zum Zeitpunkt der Auefahrt der Fahrzeuge aus dem Radarbereich, ohne zusätzliche Verzögerung.

Die drei genannten Verfahren haben aber den gemeinsamen Nachteil, dass sich die Verkehrssituation zwischen dem Zeitpunkt der eigentlichen Messung und dem Zeitpunkt der Lichtbildaufnahme so verändern kann, dass eine Zuordnung von Messwert und gemessenem Fahrzeug nicht mehr eindeutig möglich ist. Geräte solcher Bauart liefern deshalb nur verwertbare Licht-

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bilder, wenn sich zum Zeitpunkt der Aufnahme nur ein einziges Fahrzeug im oder in der Nähe des wirksamen Radarbereiches befindet. Damit wird aber die Einsatzmöglichkeit solcher Geräte bei starkem Verkehr sehr eingeschränkt.

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kameraauslösung bei einer

./Vb. 2266/68, Doppler-Radar-.Geschwindigkeitsmesseinrichtung (+Pat. Anmeldung) angegeben worden, bei welchen ein im Zeitpunkt der Lichtbildaufnahme sich in einer bestimmten, auf der Strasse ortsfesten, auf dieser jedoch nicht markierten Zone, d. h. dfer Photozone, befindliches Fahrzeug das tatsächlich gemessene Fahrzeug ist.

Bei der genannten Erfindung stellt ein kombiniertes Ueberwachungs- und Rechengerät nämlich fest, ob sich während der Zeitspanne von der Messung der Geschwindigkeit bis zu einem Zeitpunkt kurz vor der Auslösung der Lichtbildaufnahme kein weiteres Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit, welche von derjenigen des vermessenen Fahrzeuges verschieden ist, in der wirksamen Radarzone befunden hat. Nur wenn dies sichergestellt ist, erfolgt die Lichtbildaufnahme.

Bei dichtem Verkehr zeigen mit der genannten Vorrichtung aufgenommene Lichtbilder im allgemeinen nebst dem vermessenen Fahrzeug noch weitere Fahrzeuge in oder in der Nähe des wirksamen Radarbereiches. Es ist deshalb erforderlich, das gemessene Fahrzeug im Lichtbild eindeutig ■ zu identifizieren.

Es ist bekannt, dass die auf der Strasse ortsfeste, auf dieser jedoch nicht markierte Photo-Zone bspw. vermittelst einer vor der Bildebene der Kamera liegende Strichplatte in das Lichtbild eingeblendet werden kann.

Solange die Gerätekombination Radar plus Kamera vorschriftsgemäss aufgestellt wird, ist gegen diese Methode nichts einzuwenden. Die Praxis zeigt aber, dass die Aufstellung der Geräte immer mit geringen, kaum ver. meidlichen Winkelfehlern (Azimut und Elevation) verbunden ist.

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Am empfindlichsten reagiert die Strichplattenmethode auf Neige »Fehler der Blickrichtung der Kamera, d. h. wenn die optische Achse der Kamera nicht parallel zur Strassenebene ausgerichtet ist.

Man kann sieh leicht vorstellen, dass sich die aufgenommene Landschaft im Blickfeld der Kamera nach unten oder nach oben schiebt,, wenn die" Kamera schräg nach oben resp» unten zeigt. Die fest mit dem Blickfeld der Kamera verbundene Strichplatte bewegt sich dann scheinbar gegen« läufig. Da die Kamera den interessierenden Strassenabsehnitt, die Photozone, unter einem spitzen Winkel sieht, bedeuten Winkelfehler von der Gröseenordnung eines Grades schon respektable Verschiebungen der ein·= geblendeten Striche für relativ ferne Punkte der Natur.

Die vorliegende Erfindung vermeidet diesen Nachteil und betrifft ein Verfahren zur Auswertung von Lichtbildern bei einer Doppler -Radar -Ge-Bchwindigkeitemeseeinrichtung, bei welcher ein im Zeitpunkt der Lichtbildaufnahme sich in einer bestimmten, auf der Strasee ortsfesten, auf dieser jedoch nicht markierten Zone der -sogenannten Photozone befindet, das tatsächlich gemessene Fahrzeug ist und es zeichnet sich-dadurch aus, dass die Eliminierung von Fehlern bei der Bestimmung der Lage der Photoizone im Lichtbild, welche Fehler, durch «ngenaöe Aufstellung der Gerstekombination Radargerät-Kamera verursacht werden,, mit Hilfe des Horizontes der Strassenebene im Lichtbild erfolgt. Dabei ist es vorteilhaft, zur Bestimmung der Lage der Photozone im Lichtbild eine Schablone zu benützen,

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtuog zur Durchführung des gemsmta» ten Verfahrene, welche sich durch eine vorzugsweise auf der Schablone enthaltene, auf den Kamerastandort bezogene zentralperepektivische Darstellung der bestimmten, auf der Straeße ortsfesten Photozone, des Horizontes der Straseenebene und der durch die· optische Achse der Kamera gehenden Vertikalebene, auszeichnet.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden an AusfUhrungebeispielen erläutert.

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Dabei zeigen:

Fig. 1 Im Grundries die Lage der. Photozone auf der Fahrbahn, relativ zur Achse der Richtcharakteristik der Radarantenne.

Fig. 2 eine zentralperepektivische Darstellung der Photozone aus der Sicht der Kamera.

Fig. 3 Die Abhängigkeit der Darstellung der Photozone von der Neigung der Kamera.

Fig. 4 ein Aueführungsbeißpiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung in der Form einer Schablone

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 1 stellt 1 die Fahrspurmitte eines Fahrzeuges 2 dar, welches sich

in Richtung des Pfeiles 3 durch die Radarzone und die Photozone 5 bewegt.

_tmit den Strassenrändern 15 und 16 . Die Photozone 5 ist auf der Straeae^bn zwei parallelen Linien begrenzt, welche Linien parallel zur Achse 4 der Richtcharakteristik der Radarantenne verlaufen. Der Winkel «C bezeichnet den Winkel, den die Achse 4 mit der 'Fahrtrichtung ge mass Pfeil 3 einschliesst. Das Doppler-Radar-Geechwindigkeite- Messgerät steht seitlich der Strasse. Der Abstand der Photozone 5 von der Achse 4 und ihre Breite ergeben sich aus den Eigenschaften des zur Anwendung gelangenden Doppler-Radar-Geschwindigkeitsmessgerätes und sie können bspw. durch praktische Versuche bei der Durchfahrt verschiedener Fahrzeuge für eine genormte Aufstellung des Doppler-Radar-GeschwindigkeitsmesBgerätes und der zugehörigen Kamera ermittelt werden

In uneerem Ausführungsbeiepiel der Erfindung bedeutet genormte Aufstellung:

- Gerätekombination aus Radar und Kamera Ut dem vorgeschriebenen Winkel oC * 20° aufgestellt;

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Kamera in einer Höhe von 130 +20 cm über der Strassenebene mit Blickrichtung in derselben Vertikalebene, wie die Achse der Richtcharakteristik der Radarantenne.

Optische Achse der Kamera millllllil IBf parallel zur Strassenebene

Fig. 2 zeigt eine zentralperspektivische Darstellung aus der Sicht der Kamera. 11 stellt die Horizontlinie dar. Die Vertikalachse 12 stellt die Projektion der durch optische Achse, der Kamera und die Achse 4 der Richtcharakteristik der Radarantenne gehenden Vertikalebene dar. Im Schnittpunkt 13 der Horizontlinie 11 und der Vertikalachse 12 liegt der

Fluchtpunkt der Begrenzungslinien der Photozone 5. 14 ist der Flucht-™ punkt der parallelen Strassenränder 15 und 18.

In Fig. 3 ist der starke Einfluss von Kameraeeigungsfehlern dargestellt. Bei korrekter Stellung der Kamera wird die auf der Strichplatte markierte Photozone in korrekter Lage (5) in bezug-auf die Strasse und damit auch in bezug auf die Horizontlinie 11 derselben abgebildet. Bei nach unten geneigter Kamera erscheint die Abbildung (5 ') der Photozone um h¹ unter der Horizontlinie 11. Bei nach oben geneigter Kamera erscheint die Abbildung (5") der Photozone um h" über der Horizontlinie 11.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargesteEt. Es handelt sich um eine, sich aus der Sicht der Kamera ergebende zentralperspek-

^aIa horizojliJjLLiföifiJiU^ tivieche Darstellung de» Horizontes 11 /Ταβτ Verilkalachse 12 und der Photozone 5, welche Darstellung bspw, auf einer durchsichtigen Platte oder Folie aufgebracht ist« und dadurch eine Schablone 20 darstellt.

In Fig. 5 ist ein weite rs Ausf Uhrungebeispiel der Erfindung dargestellt. Zur Erleichterung der praktischen Anwendung enthält die Schablone 30 ausser d«p horizontalen Linie jBl, der Vertikalachse 12 und der Photozone 5 zusätzlich in bezug aufhole Vertikalachse U symmetrische Marken 31 und bsnw. auf der horizontalen Linie 21.

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Die Schablone 30 enthält ferner ein randparalleles Linienraster 33 zur Erleichterung der Parallelführung der Schablone in bezug auf Bildränder. Zur Erweiterung des Anwendungsbereiches der Schablone 30 enthält diese auch eine zur Vertikalachse 12 symmetrisch aufgezeichnete Photozone 5*. (Die Photozone 5* gilt für Fälle, wo das Doppler-Radar-Geschwindigkeitemessgerät den Verkehr von der gegenüberliegenden, anderen Seite der Fahrspur 1 (vgl. Fig. 1) überwacht).

Eine solche als Schablone 20 bzw. 30 ausgeführte Vorrichtung wird in noch zu beschreibender Weise auf das auszuwertende Lichtbild gelegt.

Es ist aber auch denkbar, dass die Auswertung direkt ab dem Negativfilm mit Hilfe eines Projektors und einer auf die Projektionswand aufgesetzten beweglichen, vergrösserten Schablone vorgenommen wird.

Nebst dem diskutierten Neigefehler bei der Aufstellung der Kamera ist es auch noch möglich, dass dieselbe quer geneigt ist. Es lässt sich aber zeigen, dass dieser Fehler gegenüber dem Neigefehler in Blickrichtung der Kamera vernachlässigbar ist, da sich die daraus ergebende Verschiebung der Photozone im Bilde ,in Fahrtrichtung betrachtet, für ferne Punkte nicht stärker auswirkt, als für nahe (Rotation der Abbildung der Photozone 5 in Fig. 2 um den Schnittpunkt 13. Im Grundriss bedeutet dies eine Parallelverschiebung der Abbildung der Photozone 5.

Die Distanz zwischen Straese und Aufstellungsort der Gerätekombination Radar plus Kamera ist bei der Schablonen-Auewertemethode gleichgültig. Dies lässt sich leicht einsehen, da sie ja auch bei fixem Aufstellungsort der Gerätekombination und mehreren vorhandenen Fahrspuren variablen

co Abständen genügt,
ο
to
oo

co Zufolge der zentralperspektivischen Abbildung spielt' auch das Lichten
^. bildformat bei der Auswertung mit der Schablone keine Rolle.

^₀ Die Aufgabe besteht nun darin, die Schablone 20 bzw. 30 richtig auf das auszuwertende Lichtbild aufzulegen. Dies geschieht mittels ihres

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Achsenkreuzes aus den Linien 21 und 12. Die Schablone ist so aufzulegen, dass ihre Vertikalachse 12 mit der Mittelsenkrechten des Lichtbildes zusammenfällt.

In Richtung der Bildhöhe ist die Schablone so aufzulegen, dass ihre horizontale

1L· Linie 21 sich mit dem virtuellen Horizont Oer Strassenebene auf dem

Lichtbild deckt, (vgl. Fig. 2, Linie 11). .

Es gilt nun, in einem auszuwertendem Lichtbild den virtuellen Horizont der Strassenebene zu erkennen.

Würde der Fluchtpunkt'Oer Strasse auf dem Bilde liegen, so wäre die Höhe des Horizontes eindeutig bestimmt. Die horizontale Linie 21

. der Schablone müsste dann lediglich durch diesen Fluchtpunkt/gelegt werden. Der Fluchtpunktmer Strasse liegt aber in unserem Fall neben dem Bild. Leider lässt er sich auch nicht in jedem Fall nachträglich konstruieren, da oft eindeutige Fluchtlinien im Bilde fehlen.

Eine einfachere Methode zur Bestimmung der Höhe des Horizonte der

Licht-Strassenebene besteht darin, auf derrPbild solche Punkte zu suchen, welche in der Natur auf gleichem Niveau liegen, wie die Kamera bei der Aufnahme, in unserem Fall 130 +_ 20 cm ab Strassenebene. Als solche Punkte sind bepw. mit guter Näherung die oberen Ränder der Seitenfenster von Normal-Personenwagen zu betrachten. Der Einfluss eventueller grösserer Ab- weichungen zwischen Aufstellungshöhe der Kamera und Wagenhöhe kann dadurch ausgeschaltet werden, dass für die Bestimmung der Höhe des Horizontes im Bild nur fern stehende Fahrzeuge betrachtet werden. Damit etwaige Querneigungsfehler auf die Bestimmung der Höhe des Horizontes

co einen möglichst geringen Einfluss haben, sind unter fern stehenden Fahr-

co zeugen nicht diejenigen zu verstehen, welche am fernen Bildrand stehen,

co sondern Fahrzeuge nahe der Bildmitteleenkrechten, welche die Mess stelle

·>, auf einer möglichst fernen Spur passieren. Betrachten wir nur Fahrzeuge,

^j welche vermutlich in der Photozone liegen, so erfüllen fern liegende Fahr-

I_n) zeuge diese Forderung automatisch, wie wir aus der Lage der Keiispitze der Photozone 5 (vgl. Fig. 2) ersehen können.

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Auf die Schablone 20 bzw. 30 bezogen, bedeutet dies folgendes:

Da im allgemeinen zur Auswertung mindestens ein ganzer Film vom gleichen Aufstellungsort zur Verfügung steht, wählt man aus der Schar der vorhandenen Aufnahmen diejenige aus. welche den schätzungsweise am weitesten entfernten Personenwagen in der Photozone vor markantem ortsfesten Hintergrund darstellt. Die Höhe des oberen Randes der Seitenfenster kann dann auf den ortsfesten Hintergrund als Marke M übertragen werden. Die entsprechende Marke M bleibt auf sämtlichen Lichtbildern mit derselben Kameraaufstellung für die Höhe des Horizontes verbindlich.

Die Schablone 20 bzw. 30 ist daher mit ihrer horizontalen Linie 21 auf das Niveau der Marke M des Lichtbildes auszurichten. Ist nun die Schablone 20 bzw. 30 dem auszuwertenden Lichtbild korrekt überlagert, so liegt auch die Photozone 5, welche auf der Schablone dargestellt ist, am richtigen Ort, d. h. dort, wo gemessene Fahrzeuge durch die Kamera abgebildet werden.

Damit erfüllen die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich die Schablone 20 bzw. 30 die gestellte Aufgabe, d.h. gemessene Fahrzeuge auf Lichtbildern und zwar unabhängig von etwaigen Kamera-Neigungsfehlern, korrekt zu bezeichnen.

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Claims

Pat ent ansprüche

1. Verfahren zur Auswertung von Lichtbildern bei einer Dopple.r-Eadar-Geschwindigkeitsmesseinrichtung, bei welcher ein im Zeitpunkt der Lichtbildaufnahme sich in einer bestimmten, auf der Straße ortsfesten, auf dieser jedoch nicht markierten Photozone befindliches Fahrzeug das tatsächlich gemessene Fahrzeug ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Eliminierung von durch ungenaue Aufstellung der Gerätekombination Radargerät-Kamera verursachten Fehlern bei der Bestimmung der Lage der Photozone

(5) im Lichtbild mit Hilfe des Horizontes der Strassenebene im Lichtbild erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1_t dadurch g e te e ι ?.,. zeichnet , daß zur Bestimmung der Lage der Photozone (5) im Lichtbild eine Schablone (20) benützt wird.

3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e •.., kennzeichnet , daß die horizontale Linie (21) der Schablone (20) auf dem auszuwertenden Lichtbild mit einem Punkt (M) im Lichtbild in Deckung gebracht wird, welcher in _vder Uatur dasselbe Niveau über der Straßenebene aufweist wie die Kamera.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzei chn e t , daß als Punkt (M) in der Natur vorzugsweise ein solcher in der Mhe der vertikalen Bildmittellinie benützt wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß als Punkt (M^ in der Natur ein solcher benützt wird, dessen Niveau über der Straßenebene aufgrund der bekannten natürlichen Dimensionen des abgebildeten Objektes mit der Kamerahöhe übereinstimmend angenommen werden kann.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5> 6 e kennzeichnet durch eine, vorzugsweise auf einer Schablone (20) enthaltene, auf den Kamerastandort bezogene zentralperspektivische Darstellung (Fig. 4) der bestimmten, auf der Straße ortsfesten Photozone (5), des Horizontes (21) der Straßenebene und der durch die optische Achse der Kamera gehenden Vertikalebene (12).

7· Vorrichtung nach Angruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß zur seitlichen Einmittung der Schablone (30) auf das auszuwertende Lichtbild auf der genannten Schablone symmetrisch zur Bildmittelsenkrechten liegende Marken (3%32) vorzugsweise auf einer horizontalen Linie (21) angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7> dadurch gekennzeichnet , daß sie ein bildrandparallelea Linienraster (33) enthält.

9· Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine in bezug auf die Vertikalachse 12 symmetrische Darstellung (5*) der Photozone (5) enthält.

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