DE4105809A1 - Dynamische verkehrsflussanalyse und -steuerung mittels bilderkennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu seiner Realisierung erforderlichen Einrichtungen zur dynamischen Erfassung, Analyse und Steuerung von Verkehrsflüssen.

In der bisherigen Praxis werden Verkehrsflußanalysen und -steuerung häufig getrennt ausgeführt: Verkehrsflußanaly­ sen beruhen üblicherweise auf optischen Beobachtungen und manuellen Aufzeichnungen, die Nachteile sind der Zeitauf­ wand und der umfangreiche Personaleinsatz, besonders, wenn die Art der Fahrzeuge und ihre Fahrtrichtung (z. B. Abbiegung auf Kreuzungen) miterhoben werden. Wegen des Aufwandes wer­ den Verkehrszustände, die vom Normalprofil abweichen (z. B. Rush-Hour, Urlaubsverkehr, Verkehr in Messezeiten) üblicher­ weise nicht erfaßt. Fest installierte Zähleinrichtungen (z. B. Induktionsschleifen) haben den Nachteil fehlender Mobilität, außerdem können sie die Art der Fahrzeuge nicht erkennen, der Aufwand zur Erfassung abzweigender Verkehrsströme an Kreuzungen ist erheblich. Verkehrssteuerungen mit festen Inputgebern wie z. B. Induktionsschleifen, berücksichtigen normalerweise nur eine Regelgröße, z. B. die Fahrzeugzahl pro Zeit. Dadurch wird ein Bus mit vielen Fahrgästen ge­ nauso bewertet wie ein Pkw mit einer Person, sofern sie die gleiche Spur benutzen. Verkehrssteuerungen von einer Zentrale, in der auf mehreren Monitoren die Videobilder einer Anzahl ortsfest beobachteter Verkehrsknotenpunkte zusammenlaufen, sind aufwendig; ihre Wirksamkeit hängt stark von der Erfahrung des Überwachungspersonals ab. Sta­ tistisch auswertbare Daten fallen hierbei nicht an. Eine diesbezügliche Auswertung der Videoaufzeichnungen ist im Prinzip möglich, aber auch personal- und zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und dessen technische Realisierung zu beschreiben, das mobil oder ortsfest automatisiert Verkehrsflußanalysen und darauf aufbauend die Verkehrssteuerung vornehmen kann, und zwar dynamisch nach mehr als einem vorgebbaren Kriterium. Solche Kriterien können sein: Maximierung der Durchflußmenge pro Querschnitt oder längs einer Hauptverkehrsader (klassi­ sches Kriterium), Beschleunigung der öffentlichen Verkehrs­ mittel wie Busse und Straßenbahnen zu Lasten des Individual­ verkehrs oder Steuerung des Verkehrs bei Minimierung der Ab­ gasemission im betroffenen Gebiet.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des geltenden Anspruchs 1 gelöst: Ein Verkehrsknotenpunkt wird von wenigstens einer Videokamera 1 mit entsprechendem Aufnah­ mewinkel beobachtet, das Verkehrsgeschehen wird zusammen mit Zeitmarken auf Videoband 6 aufgezeichnet. Die Videobilder werden nach Durchlaufen eines Digitalisierers in einem Rech­ ner 3 unter Anwendung spezieller Algorithmen zur Bilderken­ nung analysiert (Figur). Derartige Algorithmen sind im Prin­ zip bekannt, sie werden im militärischen Bereich bei der Ziel­ verfolgung eingesetzt. Als Ergebnis einer Sequenz von Video­ bildern steht auf dem Ausgabegerät 5 die Information zur Ver­ fügung wieviele Fahrzeuge sich wann wo befunden haben,

• - welchen Typs die Fahrzeuge waren (Bus, Lkw, Straßen­ bahn, Pkw, Zweirad, sonstiges)
• - welche Richtung jedes einzelne Fahrzeug genommen hat.

Die Digitalisierung von Videosignalen ist Stand der Technik. Die Bilderkennung erfolgt in der Weise, daß von den gängigen Fahrzeugtypen Standardmuster im Rechner 3 abgespeichert sind; die digitalisierten Fahrzeugbilder werden unter Berück­ sichtigung der momentanen Entfernung und der Perspektive mit den gespeicherten Mustern verglichen, ab einem vorgebbaren Korrelationsgrad wird ggf. die Übereinstimmung protokolliert. Die Ausgabe kann auf die bekannten Arten erfolgen, z. B. als Diagramme/Histogramme auf Monitor oder Mehrfarbplotter sowie tabellarisch über Drucker, in der Figur zusammengefaßt als Ausgabegerät 5.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann ortsfest oder mobil ausgeführt sein. Im ersten Fall sind die Videokameras 1 in bekannter Weise an den Verkehrsknotenpunkten montiert, die Bilddigitalisierung und -auswertung erfolgt online oder off­ line, in der Regel in einem ortsfesten, zentralen Rechner 3. Im zweiten Fall wird ein Meßfahrzeug mit Videokamera 1, Ka­ meramasten 7 und Videoaufzeichnungsgerät 6 für offline-Be­ trieb eingesetzt. Soll online ausgewertet werden, dann ent­ hält das Meßfahrzeug auch das Digitalisiergerät 2, den Rech­ ner 3 sowie das Ausgabegerät 5. Eine mobile Anlage ist vor­ teilhaft zur Durchführung von Verkehrsflußanalysen an unter­ schiedlichen Orten, eine ortsfeste Anlage ist zweckmäßiger für die Verkehrssteuerung. Billiger als ein Meßfahrzeug und bedingt mobil ist die Unterbringung der Geräte in einem ver­ lastbaren Container.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den bisher be­ kannten den Vorteil der automatischen Erfassung und Auswer­ tung des Verkehrsgeschehens im Beobachtungsbereich; aufgrund der Kenntnis der Fahrzeugtypen liefert es zusätzlich die Grundlage für gezielte Verkehrsleitmaßnahmen. Beispiels­ weise kann der Schwerverkehr ab einer vorgegebenen Strecken­ belastung durch sog. intelligente (umsteuerbare) Ver­ kehrszeichen abgeleitet werden. Da zu dem Fahrzeugtyp die Abgasemission für jeden Fahrzustand eingespeichert werden kann, sind Aussagen über die Gesamtabgasbelastung im Be­ obachtungsbereich möglich. Beim Überschreiten vorgebbarer Grenzwerte sind weiträumige Verkehrsableitungen oder Sper­ rungen möglich. Werden mehrere Anlagen im Verbund betrieben, dann läßt sich die Steuerung nach Kriterien wie maximaler Fahrzeugfluß oder bevorzugter Fluß von öffentlichen Ver­ kehrsmitteln oder minimale Abgasbelastung automatisiert durchführen. Die technische Realisierung erfolgt in der Form, daß im Rechner 3 ein Programm mit den vorgebbaren Grenzwerten vorhanden ist, bei deren Überschreiten der Rechner 3 Impulse an ein Steuergerät 4 abgibt, das seiner­ seits die zur Steuerung der Verkehrsampeln/Verkehrszeichen erforderlichen Signale erzeugt.

Da die Basisdaten, die die erfindungsgemäße Einrichtung liefert, auch statistisch auswertbar sind, z. B. als tages­ zeit- oder wochentagsspezifische Histogramme, läßt sich das beschriebene Verfahren neben der Verkehrsanalyse und der Verkehrssteuerung auch für die Verkehrsplanung nutzen.

Claims (7)

1. Verfahren und Einrichtung zur dynamischen Analyse und Steuerung von Verkehrsflüssen und zur Datengewinnung für die Verkehrsplanung, gekennzeichnet dadurch,

• - daß am Ort der Analyse (z. B. Kreuzung) wenigstens eine Videokamera (1) den Verkehrsfluß aufnimmt,
• - daß die Videobilder in einem Digitalisiergerät (2) digitalisiert werden,
• - daß ein nachgeschalteter Rechner (3) mit speziellen Programmen zur Bilderkennung (Mustererkennung) die digitalisierten Bilder bezüglich Anzahl und Art der Fahrzeuge sowie Geschwindigkeit und Fahrtrichtung zeitabhängig analysiert,
• - und daß die Analyseresultate zur dynamischen Steuerung der Verkehrsströme gemäß vorgebbarer Kriterien genutzt werden, indem ein Softwareprogramm im Rechner (3) si­ tuationsspezifisch eine Signalsteuerung (4) mit Steuer­ impulsen versorgt (Figur).

2. Verfahren und Einrichtung gemaß Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß die Aufnahme- und Auswerteeinrichtungen sowohl ortsfest wie mobil ausgeführt werden.

3. Verfahren und Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere erfindungsgemäße Einrichtungen, disloziert an mehreren Orten, im Verbund betrieben werden können.

4. Verfahren und Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Analyseergebnisse als Grundlage für Verkehrsplanungen tabellarisch oder gra­ phisch in wählbaren Verdichtungsstufen zeitabhängig oder zeitunabhängig angezeigt und ausgegeben werden.

5. Verfahren und Einrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß im Rechner Programme zur Extrapolation von Trends festgelegter Merkmale vorhan­ den sind mit einstellbaren Schwellenwerten, deren Über­ schreitung vorgeplante Verkehrsleitmaßnahmen ankündigt und/oder auslöst.

6. Verfahren und Einrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß die aufgezeichneten Videodaten online oder offline weiterverarbeitet werden.

7. Verfahren und Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die erfindungsgemäße Ein­ richtung auch in Containern, die verlastbar ausgeführt sein können, untergebracht werden kann.