ES2384750T3 - Dispositivos y procedimientos para la clasificación de vehículos - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1) para la clasificación de objetos (2), especialmente vehículos, en una calzada (3), con un sensor (4) que funciona según el procedimiento de sección luminosa y está dirigido hacia la calzada (3), para detectar el contorno superficial de un objeto (2) y un dispositivo de evaluación (6) que está conectado al sensor (4) y clasifica el objeto (2) por medio del contorno superficial detectado, caracterizado porque el sensor (4) comprende un proyector de patrones de luz (7) que desde una primera ubicación (8) proyecta un patrón de luz (9) en forma de una rejilla de luz, franjas de luz o círculos de luz sobre la calzada (3) y una cámara (10) que desde una segunda ubicación (11) graba el patrón de luz proyectado (9) y a partir de sus distorsiones detecta el contorno superficial.

Description

Dispositivos y procedimientos para la clasificación de vehículos.

La presente invención se refiere a dispositivos y procedimientos para la clasificación de objetos, especialmente vehículos, en una calzada según los preámbulos de las reivindicaciones 1, 7, 10 ó 14.

La clasificación de objetos en una calzada es de gran importancia para los sistemas de peaje viarios o tasas de aparcamiento a fin de poder implantar modelos de tarifas dependientes de la clase. Para la clasificación de vehículos se usan en la actualidad las construcciones más diversas, como los bucles de inducción enterrados en la calzada, las barreras de luz en el borde de la calzada o escáneres de radar o láser montados sobre la calzada (véase, por ejemplo, el documento US 2002/0140924 A1). Los mencionados en primer lugar pueden detectar sólo el tamaño de los vehículos y los mencionados en último lugar, todo el contorno superficial de los vehículos como relieve en 3D, pero resultan trabajosos desde el punto de vista técnico, y correspondientemente costosos, y además requieren un movimiento del vehículo para la detección en 3D.

Del artículo de R. Obergrussberger "3D-PKW-Konturbestimmung" (Determinación del contorno en 3D de automóviles), Elektronik Industrie 1/2-2007, pág. 74 y ss., se conoce un sensor láser de raya de luz para el puente de cepillos desplazable de una instalación de lavado de vehículos, que debe detectar los contornos de los vehículos al desplazarse el puente de cepillos e identificar aditamentos o superestructuras del vehículo.

La invención tiene el objetivo de crear procedimientos y dispositivos para la clasificación de objetos que sean más simples y económicos que las soluciones conocidas, tanto en el caso de objetos en movimiento como en reposo.

Este objetivo se consigue en un primer aspecto de la invención mediante un dispositivo con las características de la reivindicación 1.

De este modo, el procedimiento de sección luminosa conocido en la técnica se usa por primera vez para la clasificación de objetos en una calzada, especialmente vehículos. Los sensores de sección luminosa proyectan una luz estructurada, por ejemplo, una única línea de luz ("abanicos de luz" o "raya de luz"), una pluralidad de líneas de luz paralelas ("franjas de luz", la llamada "fringe projection", proyección de franjas) o incluso una rejilla completa de luz, en un primer ángulo sobre un objeto que se va a detectar y graban el objeto con la luz estructurada, proyectada sobre éste, desde un ángulo diferente a la dirección de proyección, lo que permite determinar el contorno superficial del objeto a partir de las distorsiones de la estructura en la imagen grabada. El uso del procedimiento de sección luminosa para la clasificación de vehículos tiene la ventaja de necesitar un trabajo de cálculo menor para la evaluación de la imagen que los procedimientos con escáner láser, porque sólo se han de detectar y evaluar líneas de luz o puntos de rejillas de luz individuales en la imagen de la cámara.

Una realización especialmente ventajosa de la invención se caracteriza porque el proyector de patrones de luz proyecta de manera adicional una marca de luz que la cámara también graba. La marca de luz es preferentemente una inscripción y/o un código legible por máquina, con preferencia un código de barras ("barcode"). De este modo se puede simplificar esencialmente la evaluación de las imágenes de la cámara. La marca de luz puede identificar, por ejemplo, líneas de luz individuales del patrón de luz para facilitar su detección automática en la imagen de la cámara. A tal efecto, la marca de luz puede estar integrada también directamente en el patrón de luz o sus líneas. Por la otra parte, la marca de luz puede servir de forma especialmente ventajosa también como prueba en la vigilancia y el control de tráfico, por ejemplo, si indica el lugar y la hora de grabación de la imagen de la cámara. Por tanto, el lugar y la hora de una infracción de tráfico se pueden "proyectar" en la imagen grabada, lo que tiene una alta fuerza probatoria para la imagen. En este sentido se puede usar tanto una inscripción legible por humanos como un código correspondiente, legible por máquina, que contiene este tipo de datos.

En otra realización ventajosa de la invención se puede prever que el sensor presente de forma conocida al menos dos proyectores de patrones de luz en primeras ubicaciones, distintas entre sí, para evitar sombras en el objeto. Se entiende que la cámara y el dispositivo de evaluación han de estar diseñados de manera correspondiente para distinguir en la imagen los patrones de luz procedentes de los proyectores de patrones de luz individuales, por ejemplo, mediante una codificación de distinto tipo (marca) de los patrones de luz, el uso de distintas longitudes de onda para los patrones de luz, el manejo de los proyectores de patrones de luz en el modo de multiplexación por división de tiempo, etc.

Resulta adecuada también una combinación de código y raya de luz de proyección, por ejemplo, un código Morse integrado en la línea. Mediante esta codificación integrada de las líneas es posible establecer una diferenciación entre varias líneas proyectadas, eventualmente desde fuentes de luz diferentes, y esto simplifica de manera considerable la configuración inicial del sistema o calibración. Así, por ejemplo, se puede proyectar también una línea discontinua, cuya distancia o longitud entre rayas contiene la codificación. La generación de este tipo de líneas es muy simple mediante los diafragmas conectados a continuación de las fuentes de luz.

Cada uno de los proyectores de patrones de luz puede ser de cualquier tipo conocido en la técnica. Es especialmente ventajoso que el proyector de patrones de luz sea un emisor de láser o diodo luminoso, lo que permite obtener altas densidades lumínicas.

El uso, según la invención, de sensores de sección luminosa para la clasificación de vehículos tiene adicionalmente la ventaja de que se pueden usar también las cámaras de vigilancia de tráfico existentes como cámara del sensor. Esto facilita el montaje de este tipo de instalación en el marco de los sistemas de vigilancia de tráfico existentes.

En principio, en la calzada se pueden detectar y clasificar también otros objetos, por ejemplo, peatones. Una realización posible es un control por semáforo de vehículos o peatones basado en esto.

En otro aspecto, la invención crea una instalación para el control de identidad de vehículos que se basa en los dispositivos de clasificación explicados y se caracteriza por un dispositivo de clasificación del tipo presentado aquí para obtener datos de clasificación de un vehículo, un dispositivo de detección de matrícula en vehículos para obtener datos de matrícula de un vehículo, una base de datos para enlazar los datos de clasificación y matrícula con datos de identidad de un vehículo, y un dispositivo de evaluación para indicar que dos vehículos son idénticos si su datos de identidad son iguales.

Los datos de identidad representan un tipo de "huella dactilar" de un vehículo, con la que se puede comprobar, por ejemplo, si la placa de matrícula del vehículo se cambió de manera ilícita o si un tipo ilícito de vehículo circula con una matrícula determinada, etc.

Resulta especialmente favorable que el dispositivo de clasificación y el dispositivo de detección de matrícula usen una cámara común. De este modo el control de identidad se puede ejecutar con el mismo hardware que la clasificación de vehículo y se necesita principalmente un software especial en el dispositivo de evaluación para el reconocimiento automático de placas de matrícula.

Una aplicación ventajosa de la instalación, según la invención, consiste en que ésta vigila la entrada y salida de un aparcamiento e indica si los datos de identidad de un vehículo saliente difieren de los datos de identidad, almacenados en la base de datos, de un vehículo que ha entrado antes con los mismos datos de matrícula. De este modo se puede implementar un sistema de seguridad contra robos en aparcamientos, por ejemplo, en edificios de aparcamiento, que emite una alarma si se sustituyen las placas de matrícula a fin de impedir el robo de un vehículo con una matrícula ajena.

En otro aspecto, la invención crea un procedimiento para la clasificación de objetos, especialmente vehículos, en una calzada con los siguientes pasos: proyección de un patrón de luz en forma de una rejilla de luz, franjas de luz o círculos de luz sobre la calzada desde una primera ubicación, grabación del patrón de luz, proyectado, desde una segunda ubicación para detectar el contorno superficial de un objeto a partir de distorsiones del patrón de luz, y clasificación del objeto por medio del contorno superficial detectado.

Por último, la invención crea también un procedimiento para el control de identidad de vehículos con los siguientes pasos: ejecución del procedimiento de clasificación, presentado aquí, en un vehículo que aparece en primer lugar para obtener datos de clasificación del vehículo, detección de datos de matrícula del vehículo y enlace de los datos de clasificación y matrícula con datos de identidad del vehículo que aparece en primer lugar, ejecución del procedimiento de clasificación, presentado aquí, en un vehículo que aparece en segundo lugar para obtener datos de clasificación del vehículo, detección de datos de matrícula del vehículo y enlace de los datos de clasificación y matrícula con datos de identidad del vehículo que aparece en segundo lugar, y reconocimiento del vehículo que aparece en primer lugar y del vehículo que aparece en segundo lugar como idénticos si sus datos de identidad son iguales.

En relación con las ventajas y otras características de los procedimientos, según la invención, se remite a las explicaciones anteriores sobre el dispositivo y la instalación de la invención.

La invención se explica detalladamente a continuación por medio de los ejemplos de realización representados en los dibujos adjuntos. En los dibujos muestran:

Fig. 1 el dispositivo y el procedimiento de la invención para la clasificación de vehículos en una calzada por medio de una vista esquemática en perspectiva del dispositivo;

Fig. 2 a 4 distintas variantes de patrones de luz que se pueden proyectar sobre un vehículo para la clasificación según el procedimiento de sección luminosa; y

Fig. 5 una instalación, según la invención, para el control de identidad de vehículos en una vista esquemática en perspectiva.

La figura 1 muestra un dispositivo 1 para la clasificación de vehículos 2 en una calzada 3. El dispositivo 1 presenta un sensor 4 que funciona según el procedimiento de sección luminosa, está montado en un larguero de pórtico 5 situado sobre la calzada 3 y se encuentra conectado a un dispositivo de evaluación 6. El sensor 4 comprende, por una parte, un proyector de patrones de luz 7 que proyecta un patrón de luz 9 sobre la calzada 3 desde una primera ubicación, en este caso un larguero superior 8 del pórtico 5, y, por la otra parte, una cámara 10 que graba una imagen 12 del patrón de luz proyectado 9 desde una segunda ubicación, en este caso un larguero inferior 11 del pórtico 5, como se muestra a modo de ejemplo en las figuras 2 y 3. El dispositivo de evaluación 6 determina el contorno superficial del vehículo 2 a partir de las distorsiones del patrón de luz 9 en la imagen 12, que aparecen debido al relieve superficial de un vehículo 2 desde el ángulo visual de la cámara 8 que se desvía de la dirección de proyección de la luz, y genera a partir de esto datos de clasificación 13 del vehículo 2, como su tamaño, número de ejes, etc.

El patrón de luz 9 puede ser tanto una línea de luz individual ("raya de luz"), un grupo de líneas de luz paralelas ("franjas de luz", "fringe projection") como una rejilla de luz, según muestra la figura 2. Como se puede observar en la figura 2, el patrón de luz 9 puede estar compuesto, por ejemplo, de una rejilla de líneas de luz separadas en 1 m respectivamente, de modo que ya se puede realizar una clasificación del tamaño en el intervalo de metros mediante un simple conteo de los puntos de intersección de rejilla proyectados sobre un vehículo 2.

Son posibles también otros tipos de patrones de luz 9, por ejemplo, patrones circulares 14 mostrados en la vista en planta de la figura 4. Los círculos proporcionan una línea recta posible de detectar con especial facilidad al proyectarse sobre un cuerpo cilíndrico, por ejemplo, un camión cisterna, y al observarse en un ángulo determinado, si el diámetro del círculo corresponde al diámetro del cuerpo cilíndrico, a partir de lo que se puede determinar, por ejemplo, el diámetro de camiones cisternas.

Como cámara 10 se puede usar preferentemente una cámara de vigilancia de tráfico ya existente. El proyector de patrones de luz 7 es preferentemente un emisor de láser, cuyos rayos láser pasan a través de una lente o una rejilla de difracción en forma de líneas, franjas o rejilla. El proyector de patrones de luz 7 se puede construir también con ayuda de diodos luminosos de gran potencia (LED). Es posible también disponer más de un proyector de patrones de luz 7 en distintas posiciones, por ejemplo, para iluminar la calzada 3 o el vehículo 2 desde ángulos diferentes a fin de evitar sombras.

La figura 3 muestra una variante de este tipo, en la que con ayuda de un primer proyector de patrones de luz se proyecta un primer grupo 15' de líneas de luz paralelas desde un lado y con ayuda de un segundo proyector de patrones de luz, un segundo grupo 16' de líneas de luz paralelas desde otro lado sobre la calzada 3 o el vehículo 2. Para que la cámara 10 y/o el dispositivo de evaluación 6 puedan asignar correctamente las líneas de luz en la imagen 12 a los proyectores de patrones de luz, los grupos 15, 16 se emiten, por ejemplo, con diferentes longitudes de onda en multiplexación por división de tiempo o con distintas modulaciones o codificaciones, como es conocido en la técnica.

El proyector o los proyectores de patrones de luz 7 y la cámara 10 se pueden disponer en cualquier posición diferente, siempre que el patrón de luz proyectado se grabe desde una dirección distinta a su dirección de proyección.

El proyector de patrones de luz 7 puede emitir el patrón de luz 9 continuamente, pero también de forma intermitente

o a modo de impulso en caso necesario, por ejemplo, si se reconoce la presencia de un vehículo 2 en la calzada 3. Con este tipo de operación por impulsos se puede generar a corto plazo también una mayor potencia luminosa ("flash") para mejorar el contraste de la imagen en caso de condiciones desfavorables de luz ambiente, por ejemplo, una luz solar brillante.

El sensor de sección luminosa 4 se puede usar también para identificar la simple presencia de un vehículo 2 a fin de activar otras operaciones, por ejemplo, la clasificación a continuación con ayuda del dispositivo 1. Para una activación de este tipo es necesario proyectar sólo una única línea de luz en el caso más simple y su trayectoria en la imagen 12 se controla respecto a una variación, por ejemplo, un doblado o una interrupción, lo que se puede controlar con medios muy simples de procesamiento de imágenes.

Como se puede observar en la figura 2, el proyector de patrones de luz 7 puede proyectar también, de manera adicional al patrón de luz 9, una marca de luz 15, 16 que la cámara 10 mantiene en la imagen 12. La marca de luz puede ser una inscripción 15 legible por humanos y/o un código 16 legible por máquina, por ejemplo, un código de barras unidimensional o bidimensional. La imagen 12, grabada por la cámara 10, se puede proveer así de una identificación muy segura contra falsificaciones, por ejemplo, del lugar y de la hora de grabación de la imagen, y/u otros parámetros ambientales, lo que puede ser de gran ayuda como prueba en la vigilancia del tráfico y en la sanción de infracciones de tráfico.

La figura 5 muestra una aplicación del dispositivo 1 de las figuras 1 a 4 en el marco de una instalación 21 para el control de identidad de vehículos 2, preferentemente en la entrada y salida 22 de un aparcamiento, por ejemplo, un edificio de aparcamiento.

La instalación 21 comprende, por una parte, un dispositivo 1 según la figura 1 con un proyector de patrones de luz 7 y una cámara 10 para la detección del contorno superficial de un vehículo 2 y para la determinación de datos de clasificación a partir de esto. Por la otra parte, la instalación 21 está equipada con un dispositivo para la detección de una matrícula 23 del vehículo 2, pudiendo funcionar el dispositivo con el mismo hardware que el dispositivo 1, es decir, con la cámara 10 y el dispositivo de evaluación 6. El dispositivo de evaluación 6 puede contener, por ejemplo, un módulo de software para el reconocimiento óptico de caracteres (optical character recognition, OCR) de la matrícula 23.

En este caso, el dispositivo de evaluación 6 genera también, de manera adicional a los datos de clasificación 13, datos de matrícula 24 para un vehículo 2 y enlaza estos datos en una base de datos 25 con datos de identidad 26 de un vehículo 2. Por tanto, los datos de identidad 26 representan un tipo de "huella dactilar" de un vehículo 2, porque además de la matrícula 23 contiene también otras características del vehículo, por ejemplo, su tamaño, forma, número de ejes, etc.

Sobre la base de los datos de identidad 26 se pueden realizar controles de identidad en vehículos 2, por ejemplo, respecto a la plausibilidad de que el vehículo, para el que fue autorizada la matrícula, coincide también realmente con la clase de vehículo indicada en los datos de identidad. Sin embargo, la instalación 21 puede comprobar también si dos vehículos 2, que entran uno detrás de otro, son idénticos o no mediante la comparación de los datos de identidad 26.

Una aplicación preferida de la instalación 21 es, por ejemplo, un sistema de seguridad contra robos de vehículos en un aparcamiento, por ejemplo, en edificios de aparcamiento. La instalación 21 compara los datos de identidad 26 de todos los vehículos entrantes y salientes y emite una alarma si hay discrepancias en los datos de identidad 26, por ejemplo, porque se han sustituido las matrículas. De manera adicional se puede tomar una imagen del vehículo con la cámara 10, cerrar las barreras de salida, etc. En este caso, la instalación 21 se pone en funcionamiento preferentemente cuando se avanza hacia las barreras de entrada y salida. A este respecto, el proyector de patrones de luz 7 se activa preferentemente en modo de impulsos ("flash") para la clasificación mediante sección luminosa del vehículo que se detiene delante de la barrera.

La invención no está limitada a las realizaciones representadas, sino que comprende todas las variantes y modificaciones que entran en el marco de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Dispositivo (1) para la clasificación de objetos (2), especialmente vehículos, en una calzada (3), con un sensor (4) que funciona según el procedimiento de sección luminosa y está dirigido hacia la calzada (3), para detectar el contorno superficial de un objeto (2) y un dispositivo de evaluación (6) que está conectado al sensor (4) y clasifica el objeto (2) por medio del contorno superficial detectado, caracterizado porque el sensor (4) comprende un proyector de patrones de luz (7) que desde una primera ubicación (8) proyecta un patrón de luz (9) en forma de una rejilla de luz, franjas de luz o círculos de luz sobre la calzada (3) y una cámara (10) que desde una segunda ubicación (11) graba el patrón de luz proyectado (9) y a partir de sus distorsiones detecta el contorno superficial.

2. 2.

   Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el proyector de patrones de luz (7) proyecta adicionalmente una marca de luz (15, 16) que la cámara (10) también graba.

3. 3.

   Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la marca de luz (15, 16) es una inscripción (15) y/o un código (16) legible por máquina, con preferencia un código de barras.

4. 4.

   Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sensor (4) presenta al menos dos proyectores de patrones de luz (7) en primeras ubicaciones distintas entre sí.

5. 5.

   Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el proyector de patrones de luz (7) es un emisor de láser o diodo luminoso.

6. 6.

   Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la cámara (10) es una cámara de vigilancia de tráfico.

7. 7.

   Instalación (21) para el control de identidad de vehículos (2), caracterizada por un dispositivo (1) configurado para la clasificación según una de las reivindicaciones 1 a 6 a fin de obtener datos de clasificación (13) de un vehículo (2), un dispositivo configurado para la detección de matrícula en vehículos (2) a fin de obtener datos de matrícula (24) de un vehículo (2), una base de datos (25) configurada para enlazar los datos de clasificación y matrícula (12, 24) con datos de identidad (26) de un vehículo (2), y un dispositivo de evaluación (6) configurado para indicar que dos vehículos (2) son idénticos si sus datos de identidad (26) son iguales.

8. 8.

   Instalación según la reivindicación 7, caracterizada porque el dispositivo de clasificación y el dispositivo de detección de matrícula usan una cámara común (10).

9. 9.

   Instalación según la reivindicación 7 u 8, caracterizada y configurada para vigilar la entrada y salida de un aparcamiento e indicar si los datos de identidad (26) de un vehículo saliente (2) difieren de los datos de identidad (26), almacenados en la base de datos (25), de un vehículo (2) que ha entrado antes con los mismos datos de matrícula (24).

10. 10.

    Procedimiento para la clasificación de objetos (2), especialmente vehículos, en una calzada (3), con los siguientes pasos: proyección de un patrón de luz (9) en forma de una rejilla de luz, franjas de luz o círculos de luz sobre la calzada (3) desde una primera ubicación (8), grabación del patrón de luz proyectado (9) desde una segunda ubicación (11) para detectar el contorno superficial de un objeto (2) a partir de distorsiones del patrón de luz (9), y clasificación del objeto (2) por medio del contorno superficial detectado.

11. 11.

    Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque de manera adicional al patrón de luz

    (9) se proyecta una marca de luz (15, 16) que se graba también.

12. 12.

    Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la marca de luz (15, 16) es una inscripción (15) y/o un código (16) legible por máquina, con preferencia un código de barras.

13. 13.

    Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el patrón de luz y la marca de luz opcional se graban con una cámara de vigilancia de tráfico (10).

14. 14.

    Procedimiento para el control de identidad de vehículos, con los siguientes pasos: ejecución del procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13 en un vehículo (2) que aparece en primer lugar para obtener datos de clasificación (12) del vehículo (2), detección de datos de matrícula (24) del vehículo (2) y enlace de los datos de clasificación y matrícula (12, 24) con datos de identidad (26) del vehículo (2) que aparece en primer lugar,

    ejecución del procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 13 en un vehículo (2) que aparece en segundo lugar para obtener datos de clasificación (12) del vehículo (2), detección de datos de matrícula (24) del vehículo (2) y enlace de los datos de clasificación y matrícula (12, 24) con datos de identidad (26) del vehículo (2) que aparece en segundo lugar, y

    5 reconocimiento del vehículo (2) que aparece en primer lugar y del vehículo (2) que aparece en segundo lugar como idénticos si sus datos de identidad (26) son iguales.
15. 15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque mediante éste se vigila la entrada y

    salida de un aparcamiento y se emite una alarma si los datos de identidad (26) de un vehículo saliente (2) difieren de 10 los datos de identidad (26) de un vehículo (2) que ha entrado antes con los mismos datos de matrícula (24).

    REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

    Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del 5 documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

    Documentos de patente citados en la descripción

    • US 20020140924 A1 [0002] Literatura no patente citada en la descripción

    15 • R. Obergrussberger. 3D-PKW-Konturbestimmung. Elektronik Industrie, enero 2007, 74 y ss. [0003]