DE4206139A1

DE4206139A1 - Interpretation method for tachometer diagrams of tram - optically scanning and digitising diagram to generate line pattern for accurate interpretation

Info

Publication number: DE4206139A1
Application number: DE19924206139
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hugemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2012-02-29
Also published as: DE4206139C2

Abstract

The interpretation method involves having a tachometer printed disc indicating the measured vehicle speed history as an inked line. For the purposes of precise time accuracy of interpretation the diagram is optically scanned and the information interpreted. The two (x, y) dimensional scanning is based upon a high resolution process with grid elements much smaller than the line thickness. In digitising the line a decision is made as to whether a 0 or 1 should be recorded. The generated line image may be analysed to determine the accurate value. USE/ADVANTAGE - for monitoring progress of tram or bus. Improved accuracy of reading tachograph plots which requires no manual human intervention. Avoids estimations by human observation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruk tion des zeitlichen Verlaufs der Geschwindigkeit eines Straßenfahrzeugs aus dem auf einer Fahrtschreiber- Diagrammscheibe aufgezeichneten Verlauf. Bei der Aus wertung des auf einer Diagrammscheibe aufgezeichneten Geschwindigkeitsverlaufs muß generell zwischen zwei Arten der Auswertung unterschieden werden. Es gibt einerseits Auswertemethoden, die den gesamten auf der Diagrammscheibe aufgezeichneten Verlauf einer im Prin zip statistischen Auswertung unterziehen, aus der bei spielsweise Informationen für die betriebsinterne Lei stungsrechnung abgeleitet werden können. Auf der ande ren Seite gibt es Diagrammscheibenauswertungen, bei denen man sich bemüht, den genauen Verlauf der Fahr geschwindigkeit über einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum zu ermitteln. Letztere Auswerteart wird hauptsächlich für forensische Zwecke im Anschluß an Verkehrsunfälle benötigt. Die vorliegende Erfindung betrifft die letztere Art der Auswertung.The invention relates to a method for reconstruction tion of the time course of the speed of a Road vehicle from the on a tachograph Chart disc recorded history. At the end evaluation of the recorded on a chart The speed course must generally be between two Types of evaluation can be distinguished. There is on the one hand evaluation methods that cover the whole of the Chart plotted course of a in the Prin undergo zip statistical evaluation, from which at for example, information for the internal Lei cost calculation can be derived. On the other On the other side there are diagram slice evaluations at which one tries to, the exact course of the driving speed over a relatively short To determine the period. The latter type of evaluation is mainly for forensic purposes following Traffic accidents needed. The present invention concerns the latter type of evaluation.

Verfahren zur zeitpräzisen Auswertung von Diagramm scheiben für forensische Zwecke sind seit langem bei spielsweise aus DP-9 36 425, DP-12 63 322 und EP-B1- 00 43 453 bekannt. Mit den in den Patentschriften beschriebenen Apparaten und Verfahren wird der auf den Diagrammscheiben aufgezeichnete Zeitverlauf der Ge schwindigkeit manuell auf mechanischem Wege rekonstru iert. An der prinzipiellen Vorgehensweise hat sich dabei seit der Veröffentlichung der ersten Patent schrift DP-9 36 425 nichts geändert. Procedure for the precise evaluation of diagrams Disks for forensic purposes have been around for a long time for example from DP-9 36 425, DP-12 63 322 and EP-B1- 00 43 453 known. With those in the patents The apparatus and method described is based on the Diagram disks recorded time course of Ge Reconstruct the mechanical speed manually iert. The basic approach has been doing so since the publication of the first patent font DP-9 36 425 nothing changed.

Auf der Diagrammscheibe ist in erster Näherung der Verlauf der Geschwindigkeit über der Zeit in einem Polarkoordinatensystem aufgezeichnet. Der Geschwindig keit ist dabei die radiale Richtung, der Zeit der Drehwinkel zugeordnet. Nähert man die aufgezeichnete Fahrlinie durch einen Polygonzug an, so kann der Ver lauf der Fahrlinie dadurch beschrieben werden, daß man die Lage der Stützstellen dieses Polygonzuges angibt. Hierzu ist es erforderlich, an den Stützstellen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und die zugehörige Zeit koordinate zu ermitteln.On the diagram disc is the first approximation Velocity over time in one Polar coordinate system recorded. The speed speed is the radial direction, the time of Assigned rotation angle. If you approach the recorded one Driving line through a polyline, the Ver course of the line are described in that one indicates the location of the support points of this polygon. For this purpose, it is necessary at the support points Vehicle speed and associated time to determine the coordinate.

Die eigentliche Schwierigkeit bei der Auswertung der Diagrammscheibe besteht nicht in der Ermittlung der Geschwindigkeit an einem Meßpunkt. Die Genauigkeit der Geschwindigkeitsaufzeichnung von Tachographen unter liegt strengen gesetzlichen Bestimmungen, die eine hinreichend genaue Aufzeichnung für den Standard-Un fall garantieren. Schwieriger ist es, den Zeitbezug herzustellen. In der Theorie müßte es genügen, daß man sämtliche Stützstellen des Polygonzuges mit einer exakt radial zum Mittelpunkt der Diagrammscheibe aus gerichteten Linie zum Schnitt bringt und jeweils den Verdrehwinkel mißt, der erforderlich ist, um diese Linie mit dem jeweils nächsten Stützpunkt des Polygon zuges zum Schnitt zu bringen.The real difficulty in evaluating the The chart does not consist in determining the Speed at a measuring point. The accuracy of the Speed recording of tachographs under is subject to strict legal provisions, the one sufficiently accurate recording for the standard Un guarantee case. The time reference is more difficult to manufacture. In theory it should be enough that one all interpolation points with a exactly radially to the center of the chart directed line to the cut and each Measures the angle of twist that is required to achieve this Line with the next base point of the polygon to bring to the cut.

In der Praxis ist dies allerdings nicht so einfach, daIn practice, however, this is not as easy as that

a) the rotational speed of the diagram disc is extremely small, so that a temporal evaluation tion enormous accuracy requirements for the Determination of the associated angle of rotation provides
b) by the tolerances that arise when inserting the chart in the tachograph ben, the imaginary center of the recording not with the center of the chart coincides
c) the center of the turntable in the out value setup not exactly with the center the chart is to be brought into line
d) the recording direction of the needle of the Ge speed record in the scream Device not due to manufacturing tolerances runs exactly radially to the axis of rotation of the device.

Um die Abweichungen, die sich aufgrund der genannten vier Punkte von der exakt radialen Aufzeichnungsrich tung gegenüber der Mitte des Drehtellers der Auswerte einrichtung ergeben, in geeigneter Form berücksichti gen zu können, wurde bereits in der Patentschrift DP- 9 36 425 der Begriff der "Leitlinie" eingeführt. Dabei soll es sich um die gedachte Linie handeln, die der Fahrtschreiber aufzeichnen würde, wenn bei angehalte nem Zeitvorschub die Fahrgeschwindigkeit ansteigt. Diese Leitlinie verläuft nicht exakt radial zum Mit telpunkt des Drehtellers des Auswertegerätes, sondern schließt mit dieser radialen Richtung einen Winkel ein. Das in der Patentanmeldung DP-12 63 322 be schriebene Gerät erlaubt es, die Lage eines Markie rungsstriches im Auswertegerät dergestalt zu verän dern, daß er die Lage der Leitlinie wiedergibt.To the deviations that arise due to the above four points from the exactly radial recording direction towards the center of the turntable of the evaluations result in a suitable form to be able to do so was already described in the patent specification DP- 9 36 425 introduced the term "guideline". Here should it be the imaginary line that the Tachograph would record if stopped at When the time is advanced, the driving speed increases. This guideline is not exactly radial to the Mit telpunkt of the turntable of the evaluation device, but makes an angle with this radial direction a. The be in the patent application DP-12 63 322 written device allows the location of a markie line in the evaluation device in this way that he reflects the location of the guideline.

Insbesondere in der Patentanmeldung DP-9 36 425 sind mehrere Verfahren zur Auffindung einer derartigen Leitlinie vorgeschlagen. Für die derzeit gebräuchli chen Aufzeichnungsgeräte kommen im wesentlichen zwei Möglichkeiten in Frage. Man kann die Lage der Leitli nie dadurch zu ermitteln suchen, daß man Phasen star ken Geschwindigkeitsanstiegs und Phasen starken Ge schwindigkeitsabfalls innerhalb der Aufzeichnung mit einander vergleicht und die Leitlinie als die "mitt lere" Richtung zwischen an- und absteigenden Flanken definiert. Zum anderen kann man sich der Tatsache bedienen, daß die nach dem Wirbelstromprinzip arbei tenden Tachographen die Nadel erst ab einer gewissen Fahrgeschwindigkeit zur Auslenkung bringen. Der An stieg der aufgezeichneten Linie ist innerhalb dieser ersten Phase nach Verlassen der Ruhelinie besonders steil, nähert also die tatsächliche Leitlinie an.In particular, in patent application DP-9 36 425 several methods of finding such Guideline proposed. For the currently in use Chen recording devices come essentially two Possibilities in question. You can see the location of the Leitli never try to determine by staring phases speed increase and phases of strong ge drop in speed within the record with compares each other and the guideline as the "mitt lere "direction between rising and falling edges Are defined. On the other hand you can look at the fact operate that work on the eddy current principle tachographs only need the needle above a certain Bring the driving speed to the deflection. The An rose the recorded line is within this first phase after leaving the rest line especially steep, so it approximates the actual guideline.

Das soeben beschriebene bisherige Verfahren zur Dia grammscheibenauswertung besitzt eine Reihe prinzipiel ler Nachteile. Als erster Nachteil ist zu nennen, daß die Auswertung weitestgehend manuell erfolgt und somit arbeitsaufwendig und zeitraubend ist. Ein weiterer Nachteil der manuellen Auswertemethode liegt darin, daß die Zahl der bei der Auswertung verwendeten Stütz stellen des Polygonzuges verhältnismäßig gering ist, da die manuelle Auswertung ansonsten zu zeitraubend würde. Zwischen den Stützstellen ist der Verlauf der Fahrlinie nicht bekannt, er muß anhand der bekannten Stützstellen interpoliert werden. Der Verlauf wird bei der bisherigen Auswerteweise zwischen den Stützstellen als geradlinig angenommen. Dies ist im mathematischen Sinne gleichbedeutend mit der Feststellung, daß zwi schen den Stützstellen eine konstante Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs unterstellt wird. Gera de in einem Unfallereignis ist der Verlauf der Ver zögerung eines Fahrzeugs jedoch häufig nicht konstant, sondern unterliegt Änderungen, die insbesondere da durch verursacht werden, daß der Fahrer des Fahrzeugs die Bremseinrichtung des Fahrzeugs in unterschiedli chem Umfang betätigt. In diesen Fällen kann der tat sächliche Verlauf der Fahrlinie nur sehr grob durch einen Polygonzug mit wenigen Stützstellen angenähert werden. Die Wahl der Stützstellen zur Annäherung der Fahrlinie durch einen Polygonzug unterliegt bei der bisherigen manuellen Auswertemethode allein der aus wertenden Person und damit einer gewissen menschlichen Willkür. Als fehlerträchtig ist die derzeitige Vor gehensweise bei der Ermittlung der Leitlinie zu be zeichnen. Mit allen in DP-9 36 425 genannten Verfahren läßt sich die Leitlinie allenfalls annähern, wobei auch die Ermittlung der Leitlinie manuell erfolgt und damit einer gewissen Willkür der auswertenden Person unterliegt. Fehler bei der Bestimmung der Leitlinie haben systematische Fehler bei der anschließenden Ermittlung der Zeitkoordinaten an den Stützstellen zur Folge und sind deshalb als besonders schwerwiegend anzusehen.The previous procedure for slide described above Gramet disk evaluation has a number of principles disadvantages. The first disadvantage is that the evaluation is largely manual and thus is labor intensive and time consuming. Another The disadvantage of the manual evaluation method is that that the number of supports used in the evaluation places the traverse is relatively small, otherwise the manual evaluation is too time consuming would. The course of the is between the support points Line not known, it must be based on the known Interpolation points are interpolated. The course is at the previous evaluation method between the support points assumed to be straightforward. This is mathematical Meaning synonymous with the finding that between constant acceleration or deceleration of the vehicle is assumed. Gera de in an accident, the course of the ver deceleration of a vehicle is often not constant, but is subject to changes, especially since caused by the driver of the vehicle the braking device of the vehicle in differ chem extent operated. In these cases, the deed neuter course of the driving line only very roughly approximated a polygon with few support points will. The choice of support points to approximate the Driving line through a polyline is subject to the manual evaluation method used so far judgmental person and thus a certain human Arbitrariness. The current pre is prone to errors procedure when determining the guideline to draw. With all the procedures mentioned in DP-9 36 425 the guideline can at best be approximated, whereby the guideline is also determined manually and thus a certain arbitrariness of the evaluating person subject to. Error in determining the guideline have systematic errors in the subsequent Determination of the time coordinates at the support points for Consequence and are therefore particularly serious to watch.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einerseits den Arbeitsaufwand bei der Auswertung der Aufzeichnung zu verringern und andererseits die Genauigkeit bei der Annäherung der Fahrlinie zu verbessern und von mensch licher Willkür zu befreien.The aim of the present invention is on the one hand Workload in evaluating the record too reduce and on the other hand the accuracy in the Approaching the line of travel to improve and human liberating arbitrariness.

Es wird deshalb vorgeschlagen, den bisherigen Weg der Auswertung zu verlassen und einen völlig neuen Weg zur Lösung des bekannten Problems zu beschreiten. Dabei soll die Aufzeichnung auf der Diagrammscheibe zunächst als Bild digitalisiert werden. Es empfiehlt sich dabei so vorzugehen, daß die eigentliche Aufzeichnung zu nächst auf fotografischem Wege maßstabsgerecht ver größert wird, wie es derzeit bereits zu Dokumenta tionszwecken bei der Diagrammscheibenauswertung ge schieht. Ein Vergrößerungsfaktor von etwa 1:10 ist den bisherigen Erfahrungen zufolge dabei günstig. Bei diesem Verfahrensschritt kann es sich unter Umständen als günstig erweisen, neben dem ebenen Verlauf der Aufzeichnungslinie auch den Tiefenverlauf der aufge zeichneten Linie, die dadurch entsteht, daß ein Stift die Aufzeichnungsschicht der Diagrammscheibe ein drückt, in der zweidimensionalen Darstellung zu ver anschaulichen. Der gezielten Ausnutzung des Tiefenver laufs der Aufzeichnungslinie zur Verbesserung des Auswerteergebnisses dient beispielsweise das bereits angewandte sogenannte "Auflichtverfahren", vgl. [1].It is therefore proposed to follow the previous path of Leave evaluation and a completely new way to To solve the known problem. Here should record on the chart disc first be digitized as an image. It is recommended to proceed so that the actual record too next to scale photographically is enlarged, as is already the case with Dokumenta purposes when evaluating chart graphs looks. A magnification factor of about 1:10 is that Experience has shown that it is cheap. At this process step may under certain circumstances prove to be favorable, in addition to the flat course of the Recording line also the depth of the up drew a line that arises from the fact that a pen the recording layer of the chart presses to ver in the two-dimensional representation vivid. The targeted use of the deep depth run the recording line to improve the This already serves for the evaluation result, for example applied so-called "incident light processes", cf. [1].

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht der Kern des Auswerteverfahrens darin, aus der nach dem soeben beschriebenen Verfahrensschritt vorliegenden Bildin formation die Information über den Zeitverlauf der Geschwindigkeit zu gewinnen. Diese Aufgabe ist erfin dungsgemäß in zwei Teilaufgaben zu unterteilen. Die erste Teilaufgabe besteht darin, den Verlauf der Auf zeichnungslinie innerhalb des digitalisierten Bildes durch eine Fülle von Stützpunkten innerhalb eines freiwählbaren Koordinatensystems zu beschreiben. Der aufgezeichnete Verlauf wird dabei wieder durch einen Polygonzug beschrieben, dessen Stützstellenzahl sich jedoch von der der manuellen Auswertung um Größenord nungen unterscheidet. Trotz der großen Zahl der Stütz stellen findet bei diesem ersten Verfahrensschritt gegenüber dem digitalisierten Bild eine Verdichtung der vorliegenden Information statt.The core is in the method according to the invention of the evaluation process in it, from which after the just described process step present picture formation the information about the passage of time Gain speed. This task is invented to be subdivided into two sub-tasks. The first subtask is the course of the task drawing line within the digitized image through an abundance of bases within one describe freely selectable coordinate system. The recorded history is again by a Polygon course described, the number of nodes however, by the order of the manual evaluation differs. Despite the large number of supports places takes place in this first process step a compression compared to the digitized image of this information.

In einem weiteren Verfahrensschritt soll dann eine Koordinatentransformation durchgeführt werden, die die Koordinaten der im ersten Verfahrensschritt ermittel ten Stützpunkte des Polygonzuges in ein kartesisches Koordinatensystem transferiert, in dem die Geschwin digkeit über der Zeit aufgetragen ist. In einem optio nalen dritten Schritt der Bearbeitung ist an eine Glättung des solchermaßen bestimmten Zeitverlaufs der Geschwindigkeit gedacht, die nunmehr in Anbetracht der vielen zur Verfügung stehenden Stützstellen erstmals möglich wird. Im Vorstehenden wurden die zwei bzw. drei erforderlichen Lösungsschritte als zeitlich hin tereinanderliegend beschrieben, um das Verständnis zu erleichtern. Tatsächlich ist jedoch bei der Anwendung des Verfahrens daran gedacht, die drei genannten Schritte integrativ zu verknüpfen, um zu einem ver besserten Ergebnis zu gelangen. Die genaue Vorgehens weise während der einzelnen Verfahrensschritte und die Art ihrer wechselseitigen Verknüpfung soll im folgen den erläutert werden.In a further process step, a Coordinate transformation can be performed that the Determine coordinates of the first process step th points of the polyline into a Cartesian Coordinate system transferred in which the Geschwin is plotted against time. In an optio nalen third step of processing is at a Smoothing the time course of the thus determined Speed thought, now considering the many available support points for the first time becomes possible. In the above, the two or three required solution steps as temporally described one above the other to understand facilitate. Actually, however, in use of the process remembered the three mentioned Link steps integratively to a ver to get better result. The exact procedure as during the individual process steps and the The way in which they are mutually linked should follow which are explained.

Wie bereits erläutert, entsteht die Aufzeichnung auf der Diagrammscheibe dadurch, daß die Spitze eines Aufzeichnungsstiftes die Registrierschicht der Dia grammscheibe mechanisch zerstört. Dabei entsteht eine Einkerbung in der Registrierschicht, die beim bloßen Betrachten der Diagrammscheibe bzw. der flächigen Darstellung des Aufschriebs in der bisher üblichen Vergrößerung nicht mehr erkennbar ist. Will man die Linienbreite der Aufzeichnung angeben, so sind unter schiedliche Angaben möglich, je nachdem, wo man die seitliche Begrenzung der Mulde definiert. Entsprechend finden sich in der Literatur verschiedene Angaben zur Strichstärke der Aufzeichnungslinie. So ist in [2] eine Strichstärke von etwa 40 µm angegeben. In [3] ist demgegenüber eine Strichstärke von lediglich 8 µm angegeben. Über die bekannte Umdrehungsgeschwindigkeit der Diagrammscheibe - eine volle 360°-Drehung in 24 Stunden - läßt sich in Verbindung mit dem Durch messer der Scheibe, der für die 40 km/h-Linie ca. 92 mm beträgt, die Strichstärke auch direkt auf den Zeitmaßstab der Diagrammscheibe umrechnen. Hier findet sich in [4] die Angabe, daß die Strichstärke der Auf zeichnung etwa 16 s entspricht, was einer Strichstärke von gut 50 µm entspricht. Unseren eigenen Untersuchun gen zufolge sind Strichstärken im Bereich von 50 µm als realistisch anzusehen.As already explained, the recording is made on the chart disc in that the tip of a The registration layer of the slide Mechanically destroyed gram disc. This creates one Notch in the registration layer that the bare Consider the chart or the flat Presentation of the note in the usual way Magnification is no longer recognizable. Do you want that Specify line width of the recording, so are under different information possible, depending on where the lateral limitation of the trough defined. Corresponding there is various information in the literature on Line width of the recording line. So in [2] a line width of about 40 microns specified. In [3] is a line width of only 8 µm specified. About the known speed of rotation the chart disc - a full 360 ° turn in 24 hours - can be combined with the through knife of the disc, which for the 40 km / h line approx. Is 92 mm, the line width also directly on the Convert the time scale of the diagram disk. Find here in [4] there is an indication that the stroke width of the Auf drawing corresponds to about 16 s, which is a line width of a good 50 µm. Our own investigation According to line widths are in the range of 50 microns to be regarded as realistic.

Die Auflösung handelsüblicher Flachbett-Scanner liegt demgegenüber bei 300 dpi (dots per inch), was einer Auflösung von etwa 85 µm entspricht. Nach 10facher Vergrößerung der Aufzeichnung wird die Strichstärke der Aufzeichnung nach der Digitalisierung demnach in der Größenordnung von 5 dots liegen.The resolution of commercially available flatbed scanners lies in contrast at 300 dpi (dots per inch), which is one Corresponds to a resolution of about 85 µm. After 10 times Enlarging the record becomes the stroke width recording after digitization are of the order of 5 dots.

Der Verlauf der Aufzeichnungslinie soll dem erfin dungsgemäßen Verfahren zufolge dadurch rekonstruiert werden, daß ein Suchalgorithmus, ausgehend von der aktuellen Position, die nächste Stelle ermittelt, an der eine Fläche fester Form, Größe und Farbverteilung in maximaler Übereinstimmung mit dem digitalen Bild steht. Die Form der Fläche soll sich dabei vorzugs weise an der Kontur des Aufzeichnungsstiftes orien tieren, mithin also kreisförmig sein. Der Flächen schwerpunkt, bei kreisförmiger Fläche also der Mit telpunkt, stellt dann einen Schätzwert für den tief sten Punkt bzw. die Mitte der Aufzeichnungsmulde dar.The course of the recording line is to invent thereby reconstructed according to the method according to the invention be that a search algorithm, starting from the current position, which determines the next position which is an area of solid shape, size and color distribution in maximum agreement with the digital image stands. The shape of the surface should be preferred orien on the contour of the recording pen animals, so be circular. The areas focus, in the case of a circular surface the Mit telpunkt, then provides an estimate of the low most point or the center of the recording trough.

Der Begriff "maximale Übereinstimmung" wird mathema tisch vorzugsweise durch ein Gütefunktional beschrie ben, dessen Wert es zu maximieren oder minimieren gilt. Dieses Gütefunktional kann bei einem Grauwerte bild beispielsweise dadurch definiert werden, daß die Summe der Differenzen zwischen den Grauwerten der Pixel der Testfläche und den Grauwerten der Pixel des Bildes minimal wird. Die Ausdehnung der Testfläche, gemessen in Pixel, sei n×m, vgl. Fig. 1. Es sei a_ÿ der Grauwert des Pixels 2 an der durch die Indizes i und j definierten Stelle innerhalb der Testfläche 1 und b_ÿ der Grauwert des zugehörigen Bildpixels 3 bei der momentanen Lage der Testfläche. Dann kann das Güte funktional G beispielsweise durchThe term "maximum agreement" is mathematically preferably described by a quality function, the value of which must be maximized or minimized. In the case of a gray value image, this quality function can be defined, for example, by minimizing the sum of the differences between the gray values of the pixels of the test area and the gray values of the pixels of the image. The extent of the test area, measured in pixels, is n × m, cf. Fig. 1. Let a _{ÿ be} the gray value of pixel 2 at the position defined by indices i and j within test area 1 and b _{ÿ be} the gray value of associated image pixel 3 at the current position of the test area. Then the quality can be functionally G, for example

definiert werden. In diesem Fall bedeutet "maximale Übereinstimmung" ein Minimum des Gütefunktionals.To be defined. In this case "means maximum Match "a minimum of the quality functional.

Der soeben angegebene Formalismus berücksichtigt le diglich die Übereinstimmung der Testfläche mit dem digitalen Bild, nicht jedoch die Entfernung des näch sten Flächenmittelpunktes von der derzeit aktuellen Lage des Flächenmittelpunktes. Dieser Abstand muß in die Berechnung des Gütefunktionals mit einfließen, um, wie es im Hauptanspruch formuliert ist, die nächst gelegene Fläche mit maximaler Übereinstimmung zu fin den. Charakterisiert man den Verschiebungsvektor des Flächenmittelpunktes der Testfläche gegenüber der aktuellen Position, gemessen in Pixeln, mit den ganz zahligen Zahlen k und l, so läßt sich in Abhängigkeit von diesem Verschiebungsvektor ein neues Gütefunktio nal G_kl, beispielsweiseThe formalism just given only takes into account the correspondence of the test area with the digital image, but not the distance of the next area center from the current current position of the area center. This distance must be included in the calculation of the quality function in order to find the closest surface with maximum agreement, as it is formulated in the main claim. If one characterizes the displacement vector of the center of the area of the test surface with respect to the current position, measured in pixels, with the integer numbers k and l, a new quality function G _kl can be used as a function of this displacement vector, for example

definieren, das die Länge des Verschiebungsvektors mit berücksichtigt. Der Verschiebungsvektor k, l wird dann so gewählt, daß das Gütefunktional G_kl minimal wird.define that takes into account the length of the displacement vector. The displacement vector k, l is then chosen so that the quality function G _kl becomes minimal.

Aus Gründen der Zeitersparnis sollte der Suchalgorith mus vorzugsweise so ausgelegt sein, daß er die Lage des nächsten Punktes, an dem eine Fläche bestimmter Form und Größe in maximale Übereinstimmung mit der Aufzeichnungslinie zu bringen ist, anhand des Ergeb nisses der bisherigen Auswertung prädiziert.To save time, the search algorithm must preferably be designed so that it is the location the next point at which a surface is certain Shape and size in maximum agreement with the Bring the recording line is based on the result predicted of the previous evaluation.

Wie bereits erläutert entsteht die Aufzeichnungslinie auf der Diagrammscheibe dadurch, daß die Aufzeich nungsnadel des Fahrtschreibers die Registrierschicht der Diagrammscheibe mechanisch zerstört. Dieses ge schieht durch den Anpreßdruck bei der Bewegung der Aufzeichnungsnadel. Nähere Untersuchungen [2] haben ergeben, daß die Breite der dadurch in der Registrier schicht hervorgehenden Mulde von der Bewegungs geschwindigkeit der Aufzeichnungsnadel abhängig ist. Eine Verlangsamung der Bewegungsgeschwindigkeit be wirkt dabei eine Verbreiterung der Aufzeichnungsmulde. Da die Bewegungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsnadel wiederum direkt proportional zur Beschleunigung des Fahrzeugs ist, ist mithin die Strichstärke der Auf zeichnungslinie von der Beschleunigung des Fahrzeugs abhängig. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht deshalb vor, insbesondere die Größe der für den Suchalgorith mus verwendeten Testfläche in Abhängigkeit von der aktuellen Beschleunigung, die sich aus dem bisher aus gewerteten Verlauf ergibt, zu variieren.As already explained, the recording line is created on the chart disc in that the record tachograph, the registration layer the chart disc mechanically destroyed. This ge happens through the contact pressure when moving the Recording needle. Have more detailed investigations [2] result in the breadth of this in the registry layer emerging trough from the motion speed of the recording needle is dependent. A slowdown in the speed of movement this causes a broadening of the recording trough. Because the speed of movement of the recording needle again directly proportional to the acceleration of the Vehicle is, therefore, the stroke width of the up Drawing line from the acceleration of the vehicle dependent. The method according to the invention therefore sees before, especially the size of the search algorithm mus used test area depending on the current acceleration resulting from the so far rated course results to vary.

Der Literaturstelle [2] ist zu entnehmen, daß es zum Zeitpunkt dieser Veröffentlichung möglich war, den Schreibstift des Auswertegerätes so exakt radial zu führen, daß die maximale Abweichung kleiner als etwa ±5′′ war. Dies entspricht, bezogen auf den Zeitmaßstab der Diagrammscheibe, einer Abweichung gegenüber der exakten zeitlichen Zuordnung von ± 1/3 s. Im Gegensatz zu den Patentanmeldungen DP-9 36 425, DP-12 63 322 und EP-B1-00 43 453 wird bei dem vorgeschlagenen Verfah ren davon ausgegangen, daß die Genauigkeit der radia len Führung des Schreibstiftes bei modernen Fahrt schreibern für forensische Zwecke ausreichend ist. Gelingt es, den Drehpunkt der Diagrammscheibe zum Zeitpunkt der Aufzeichnung innerhalb des Fahrtschrei bers mit genügender Genauigkeit zu ermitteln, so ge nügt eine Transformation der Polarkoordinaten der Aufzeichnung auf kartesische Koordinaten, um den Zeit verlauf der Geschwindigkeit zu ermitteln. Die hierzu erforderlichen Transformationsgleichungen lautenThe literature reference [2] shows that it is the At the time of this publication was possible Pen of the evaluation device so exactly radially cause the maximum deviation to be less than about ± 5 '' was. This corresponds to the time scale the chart, a deviation from the exact time allocation of ± 1/3 s. In contrast to patent applications DP-9 36 425, DP-12 63 322 and EP-B1-00 43 453 is used in the proposed procedure ren assumed that the accuracy of the radia len guidance of the pen during modern driving is sufficient for writing forensic purposes. If the pivot point of the chart is successful Time of recording within the scream bers to determine with sufficient accuracy, so ge a transformation of the polar coordinates of the Record on Cartesian coordinates at the time to determine the course of the speed. The for this required transformation equations are

v = k_v · (r - r₀)v = k _v · (r - r₀)

t = k_t · (ϕ - ϕ₀).t = k _t · (ϕ - ϕ₀).

Hierin bezeichnet
r den aktuellen Radius
r₀ den Radius der Ruhelinien
ϕ₀ den Drehwinkel gegenüber einem freiwählbaren Koordinatensystem zum Zeitpunkt t = 0
ϕ den aktuellen Verdrehwinkel
v die Fahrgeschwindigkeit
t die Fahrtzeit
k_v, k_t Proportionalbeiwerte.Inscribed here
r the current radius
r₀ the radius of the rest lines
ϕ₀ the angle of rotation compared to a freely selectable coordinate system at time t = 0
ϕ the current angle of rotation
v the driving speed
t the travel time
k _v , k _t proportional factors.

Der angegebene Formalismus geht bei beiden Koordina tenrichtungen von linear proportionalen Zusammenhängen aus. Bei der Fahrgeschwindigkeit kann es jedoch, ins besondere bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten, sinnvoll sein, nichtlineare Abhängigkeiten zu berücksichtigen.The formalism given works for both coordina directions of linearly proportional relationships out. In terms of driving speed, however, it can especially useful at low driving speeds be considering nonlinear dependencies.

Für die Anwendung der angegebenen Transformationsfor meln ist die Kenntnis der Lage des Kreismittelpunktes erforderlich.For the application of the given transformationfor is knowing the position of the center of the circle required.

Zur Ermittlung des Drehmittelpunktes der Diagramm scheibe zum Zeitpunkt der Aufzeichnung sieht das er findungsgemäße Verfahren eine Regressionsrechnung vor, die sich auf die stets vorhandenen Ruhelinien in der Aufzeichnung stützt. Als "Ruhelinien" sollen hier diejenigen Teilstücke der Aufzeichnungslinie bezeich net werden, die während der Stillstands-Phasen des Fahrzeugs gezeichnet werden. In diesen Phasen ruht die Aufzeichnungsnadel auf dem Nullpunkt der Aufzeichnung, während sich die Diagrammscheibe infolge des Zeitvor schubs weiterdreht. Die Aufzeichnungslinie bewegt sich während der Stillstandsphasen also auf Segmenten des selben Kreises. Der Mittelpunkt dieses Kreises ist mit dem Drehmittelpunkt der Diagrammscheibe während der Aufzeichnung identisch.To determine the center of rotation of the diagram disc at the time of the recording he sees that methods according to the invention provide a regression calculation, which refer to the always existing resting lines in the Record supports. As "rest lines" are supposed to be here designates those sections of the recording line be net during the standstill phases of the Vehicle are drawn. In these phases the Recording needle at the zero point of the recording, while the chart disc changes due to the time thrusts on. The recording line is moving during standstill phases on segments of the same circle. The center of this circle is with the center of rotation of the diagram disc during the Record identical.

Dieser Drehmittelpunkt soll dergestalt ermittelt wer den, daß zunächst ein Suchalgorithmus die Ruhelinien aus einem Teil der Aufzeichnung extrahiert. Anschlie ßend wird aber eine Regressionsrechnung derjenige Kreis festen Mittelpunktes und Durchmessers ermittelt, dessen Rand die Lage dieser Linienstücke am besten wiedergibt. Als Gütefunktional soll bei dieser Regres sionsrechnung vorzugsweise die Quadratsumme der Ab stände sämtlicher Linienpunkte von dem optimalen Kreissegment Verwendung finden. Als Nebenbedingungen können Einschränkungen bezüglich des Kreisdurchmes sers, der bei gängigen Diagrammscheibenaufzeichnungen etwa 80 mm beträgt, eingeführt werden. Das Ergebnis der Regressionsrechnung liefert dann die Lage des Drehmittelpunktes der Aufzeichnung. Anschließend kann über eine Koordinatentransformation jeder Punkt der Diagrammscheibe aus der Polarkoordinatendarstellung in ein kartesisches Koordinatensystem transferiert wer den.This center of rotation should be determined in this way that first a search algorithm the rest lines extracted from part of the record. Then But a regression calculation becomes one Circle determined fixed center and diameter, the edge of which best describes the location of these line segments reproduces. As a quality function for this Regres tion calculation preferably the sum of squares of the Ab all line points would be of the optimum Find a circular segment. As constraints may have restrictions on the diameter of the circle sers, which is used for common chart recordings is about 80 mm. The result the regression calculation then provides the location of the Center of rotation of the recording. Then you can via a coordinate transformation every point of the Chart from the polar coordinate representation in who transfers a Cartesian coordinate system the.

Der beschriebene Suchalgorithmus für die suksessiven Lagen der Testflächen wird als Ergebnis Schätzwerte für die Lage der aufeinanderfolgenden Mittelpunkte der Aufzeichnungslinie liefern. Die maximal erreichbare Genauigkeit beträgt dabei naturgemäß ein Dot des digi talisierten Bildes. Bei der bevorzugten 10fachen Auf lösung entspricht dies, bezogen auf die Maßstäbe der Diagrammscheibe, einer Auflösung von 0,02 km/h bezüg lich der Geschwindigkeit und 2,5 s bezüglich der Zeit. Während die Auflösung, was die Geschwindigkeit be trifft, als mehr als zufriedenstellend zu bezeichnen ist, genügt die zeitliche Auflösung den Anforderungen der forensischen Unfallrekonstruktion nicht.The described search algorithm for the suksessiven Locations of the test areas will result in estimates for the location of the successive centers of the Deliver recording line. The maximum achievable Accuracy is naturally a dot of the digi talized image. With the preferred 10x this corresponds to the solution, based on the standards of the Chart, a resolution of 0.02 km / h related speed and 2.5 s in terms of time. While the resolution, what the speed be meets as more than satisfactory the temporal resolution meets the requirements of forensic accident reconstruction.

Ein Grundproblem bei der Digitalisierung des Bildes der Aufzeichnung auf der Diagrammscheibe besteht dar in, daß auf der Diagrammscheibe die Maßstäbe für Ge schwindigkeits- und Zeitaufzeichnung stark differie ren, während die Auflösung eines Scanners in horizon taler und vertikaler Richtung typischerweise gleich ist. Die Maßstäbe von Geschwindigkeits- und Zeitauf zeichnung lassen sich insofern zueinander in Beziehung setzen, das heißt vergleichen, als daß die typische Größenordnung der auftretenden Verzögerungen und Be schleunigungen von Fahrzeugen bekannt ist. Exempla risch kann man davon ausgehen, daß Geschwindigkeits änderungen von 10 km/h pro Sekunde, das entspricht einer Beschleunigung von 2,8 m/s², als unfalltypisch gelten können. 10 km/h entsprechen auf der Diagramm scheibenauswertung 1650 µm, während 1 s lediglich 3,35 µm entsprechen. Die dimensionslose Steigung der Aufzeichnungslinie beträgt somit knapp 500. Diese extreme Steigung hat, sofern man nicht besondere Maß nahmen ergreift, eine unbefriedigend grobe zeitliche Auflösung zur Folge.A basic problem with the digitization of the image of the recording on the chart is that on the chart, the scales for Ge speed and time recording differ greatly, while the resolution of a scanner in the horizontal and vertical directions is typically the same. The scales of speed and time recording can be related to each other, that is, they can be compared, so that the typical order of magnitude of the decelerations and accelerations of vehicles is known. As an example, it can be assumed that speed changes of 10 km / h per second, which corresponds to an acceleration of 2.8 m / s ² , can be considered typical of an accident. 10 km / h correspond to 1650 µm on the chart, while 1 s corresponds to only 3.35 µm. The dimensionless slope of the recording line is thus almost 500. This extreme slope, unless special measures are taken, results in an unsatisfactorily rough temporal resolution.

Dies sei an einem Denkbeispiel kurz illustriert, vgl. Fig. 2. Das Denkbeispiel geht davon aus, daß der mo mentan ausgewertete Abschnitt der Diagrammscheibenauf zeichnung 15 so ausgerichtet ist, daß die radiale Richtung der Diagrammscheibe genau in Y-Richtung 10 des Scanners zeigt und die Tangente des momentanen Radius′ der Aufzeichnung exakt in X-Richtung 11 des Scanners weist. Der Strich auf der Diagrammscheibe sei zunächst als ein, bezogen auf die zeitliche Auflösung, vergleichsweise breites Band 12 mit exakt geraden Rändern 13, 14 idealisiert. Der Scanner sei so einge stellt, daß er, abhängig von einem bestimmten Schwell wert lediglich die Entscheidung trifft, ob der momen tan gescannte Punkt schwarz oder weiß ist. Dieser Schwellwert sei so gewählt, daß ein halb schwarzer und halb weißer Punkt gerade als weiß interpretiert wird. Die Registrierschicht der Diagrammscheibe sei als rein weiß, die Aufzeichnungslinie als rein schwarz ideali siert. Die Breite des Aufzeichnungsstriches soll ein ganzzahliges Vielfaches der zeitlichen Auflösung be tragen. Im Koordinatenursprung des XY-Koordiantensy stems sei der Aufzeichnungsstrich so ausgerichtet, daß sich linker und rechter Rand jeweils genau an der Begrenzung eines Rasterfeldes befinden. Die Steigung des Striches, diese ist in Fig. 2. nicht maßstäblich dargestellt, betrage 500.This is briefly illustrated using a thinking example, cf. Fig. 2. The example is based on the fact that the momentarily evaluated section of the diagram disc 15 is oriented so that the radial direction of the diagram disc shows exactly in the Y direction 10 of the scanner and the tangent of the current radius' of the recording exactly in X direction 11 of the scanner points. The line on the diagram disc is initially idealized as a band 12 , which is comparatively wide in relation to the temporal resolution, with exactly straight edges 13 , 14 . The scanner is set so that, depending on a certain threshold value, it only makes the decision whether the momentarily scanned point is black or white. This threshold value should be chosen so that a half black and half white dot is interpreted as white. The registration layer of the chart was idealized as pure white, the recording line as pure black. The width of the recording line should be an integer multiple of the temporal resolution. In the coordinate origin of the XY coordinate system, the recording line is aligned so that the left and right edges are each exactly at the boundary of a grid. The slope of the line, which is not shown to scale in FIG. 2, is 500.

Unter diesen Voraussetzungen wird das digitalisierte Bild des Striches 16 stets streckenweise exakt parallel zur Y-Achse verlaufen. Nachdem parallel zur Y-Achse 250 Rasterfelder in Y-Richtung durchlaufen sind, wird das digitalisierte Bild in X-Richtung 11 um eine Rastereinheit springen und dann wieder parallel zur Y-Achse 10 verlaufen. Unter diesen idealisierenden Voraussetzungen wird die denkbare zeitliche Auflösung tatsächlich mit der physikalischen zeitlichen Auflö sung des Scanners identisch sein.Under these conditions, the digitized image of the line 16 will always run in sections exactly parallel to the Y axis. After 250 raster fields in the Y direction have passed parallel to the Y axis, the digitized image will jump around one raster unit in the X direction 11 and then again run parallel to the Y axis 10 . Under these idealizing conditions, the conceivable temporal resolution will actually be identical to the physical temporal resolution of the scanner.

In der Realität jedoch sind die Ränder des aufgezeich neten Striches nicht exakt glatt, da der Schreibstift die Registrierschicht ankratzt. Außerdem handelt es sich bei der Aufschreibelinie um eine Mulde, die erst in der photografischen Wiedergabe rein flächig wirkt. Im erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, die stochastischen Störungen des Linienrandes der Auf zeichnung bewußt für eine Erhöhung der zeitlichen Auflösung zu nutzen. Sämtliche Verfahrensschritte sollen von vornherein bewußt darauf ausgelegt sein, die Eigenschaften der stochastischen Störungen des Linienverlaufs in bezug auf die Auswertung zu optimie ren. Dies kann beispielsweise bereits durch eine be sondere Form der Beleuchtung der Diagrammscheibe wäh rend der fotografischen Aufnahme geschehen. Weitere stochastische Störungen kommen dadurch zustande, daß man den Scanner nicht im Schwarz/Weiß-Modus betreibt, sondern das Bild als Grauwertebild digitalisiert. Als weitere Möglichkeit ist ein nachträgliches digitales Verrauschen des Grauwertebildes vorgesehen.In reality, however, the edges of the are recorded The lines are not exactly smooth since the pen scratches the registration layer. It also acts at the writing line around a trough that is only appears flat in the photographic reproduction. In the method according to the invention it is provided that stochastic disturbances of the line edge of the on drawing consciously for an increase in temporal Use resolution. All process steps should be consciously designed from the outset to the properties of the stochastic disorders of the Line course in relation to the evaluation to optimize ren. This can already be done by a be Special shape of the illumination of the diagram disc happen during the photographic recording. Further stochastic disturbances are caused by the fact that the scanner is not operated in black and white mode, but digitized the image as a gray scale image. As Another option is a subsequent digital one Noise provided for the gray value image.

Durch das bewußte Verrauschen des Bildes läßt sich die Auflösung im ersten Verfahrensschritt, also bei dem mathematischen Suchalgorithmus, der eine Fläche fest gelegter Form, Größe und Farbverteilung mit dem digi talen Bild in maximaler Übereinstimmung zu bringen versucht, nicht verbessern. Es wird lediglich er reicht, daß die aufeinanderfolgenden Positionen der Flächenmittelpunkte stochastischen Schwankungen unter liegen, die mit der begrenzten zeitlichen Auflösung gequantelt sind. Aufgrund der genannten großen Stei gung der Linie stehen jedoch bereits bei einer kleinen Geschwindigkeitsänderung verhältnismäßig viele solcher stochastisch gestörter Schätzwerte zur Verfügung. Über einen geeigneten Glättungsalgorithmus, im einfachsten Fall einer gleitenden Mittelwertbildung, kann der ge schwindigkeitsabhängige Erwartungswert der Zeit be rechnet werden. Dieser Erwartungswert unterliegt nicht der Quantelung der mittels des ersten Schätzalgorith mus′ berechneten Lage der Flächenmittelpunkte. Auf diese Weise ist es also möglich, die grobe zeitliche Auflösung zu umgehen und eine höhere zeitliche Auflö sung zu erhalten, die den Anforderungen der forensi schen Unfallrekonstruktion genügt.Through the deliberate noise of the picture, the Resolution in the first step of the process, i.e. mathematical search algorithm that fixes a surface laid shape, size and color distribution with the digi to bring the picture into maximum agreement tried not to improve. It just becomes him is sufficient that the successive positions of the Area centers under stochastic fluctuations lie with the limited temporal resolution are quantized. Because of the large Stei mentioned line are already at a small one Speed change relatively many such stochastically disturbed estimates are available. over a suitable smoothing algorithm, in the simplest In the case of a moving averaging, the ge speed-dependent expected value of time be be counted. This expected value is not subject to the quantization of the using the first estimation algorithm mus ′ calculated position of the center of the area. On in this way it is possible the rough temporal Bypass resolution and a higher temporal resolution solution that meets the requirements of forensi accident reconstruction is sufficient.

[1] Lehmann, H.: Die mikroskopische Diagrammscheiben auswertung für die Unfallrekonstruktion. Verkehrs unfall und Fahrzeugtechnik 30 (1992), S. 2-4.[1] Lehmann, H .: The microscopic diagram disks Evaluation for accident reconstruction. Traffic accident and vehicle technology 30 (1992), pp. 2-4.

[2] Galle, R.: Ein Beitrag zur Genauauswertung von Fahrtschreiberdiagrammen. ATZ Automobiltechnische Zeitung 75 (1973), S. 46-49.[2] Galle, R .: A contribution to the precise evaluation of Tachograph charts. ATZ automotive engineering Zeitung 75 (1973), pp. 46-49.

[3] N.N.: It′s topping the charts in forensic labs. Commercial Motor, 15.09.82.[3] N.N .: It's topping the charts in forensic labs. Commercial Motor, 9/15/82.

[4] N.N.: Rückblick auf das 7. Arbeitsseminar für forensisch tätige Sachverständige der Freiburger Arbeitsgruppe für Verkehrsunfallkunde in Ver bindung mit dem Fachblatt "Der Verkehrsunfall". Der Verkehrsunfall 15 (1978), S. 167-168.[4] N.N .: Review of the 7th working seminar for forensic experts from Freiburg Working group for traffic accident knowledge in Ver binding with the specialist journal "The traffic accident". Traffic accident 15 (1978), pp. 167-168.

BezugszeichenlisteReference list

1 Testfläche
2 Pixel der Testfläche
3 Bildpixel
10 Y-Koordinatenachse
11 X-Koordinatenachse
12 mathematische Idealisierung des Aufzeichnungsstriches
13 rechter Rand des Aufzeichnungsstriches
14 linker Rand des Aufzeichnungsstriches
15 Idealisierte Diagrammscheibe mit Aufzeichnungsstrich
16 Digitalisiertes Bild der Diagrammscheibe 1 test area
2 pixels of the test area
3 image pixels
10 Y coordinate axis
11 X coordinate axis
12 mathematical idealization of the recording stroke
13 right edge of the recording line
14 left edge of the recording line
15 Idealized chart with a recording line
16 Digitized image of the chart slice

Claims

1. A method for time-precise evaluation of tachograph diagrams, characterized in that the course of the driving speed recorded on the chart is digitized as an image and the course of the recording line in the digital image is tracked using a search algorithm, the search algorithm starting from one Starting position, successively determines the position of the closest surface of a certain shape, size and color distribution, which is to be brought into maximum agreement with the digital image, and then the successive positions of the centroids via a coordinate transformation into a Cartesian speed-time coordinate system can be converted.

2. The method according to claim 1, characterized records that the center of the diagram thereby at the time of recording is averaged that by means of a regression the circle is determined whose Edge the position of the rest lines of the chart the best approximation.

3. The method according to claim 1, characterized records that the size, shape and color distribution the surface through a functional combination menhang is defined, which from the previous current acceleration resulting from the current course taken into account.

4. The method according to claim 1, characterized records that the generation of the digital image is deliberately influenced in such a way that determine the location of the search algorithm centroids stochastic swan mainly in the direction of time corresponding coordinate direction.

5. The method according to claim 4, characterized records that the actual at a be agreed speed belonging time value is approximated by an expected value, which calculates from a speed interval the current speed worth includes.