RU2597328C1

RU2597328C1 - Method of remote measurement and fixing the speed of vehicles

Info

Publication number: RU2597328C1
Application number: RU2015119020/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Мушегович Геворкян; Михаил Сергеевич Рыбка; Илья Александрович Яшин
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2016-09-10

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: method of remote measurement and fixing the speed of vehicles relates to measurement equipment, particularly to the systems of remote control of vehicles speed. Method is in video monitoring for the transport situation on the road using a video camera installed at a certain angle of the place, selecting moving separate observation object located in the field of vision, implementation of preliminary measurement of calibration of longitudinal size of the frame with referencing the actual distance on the roadway to relative distance on the frame, periodic fixation of the image of the roadway, free of transport facilities, frame by frame capture of the roadway, followed by subtraction from the obtained frame image - image of the roadway, free of transport facilities, detecting a moving object at homogeneous color background of the differential frame, detection of the reference marks of a moving object, measurement of movement speed of the reference marks on the frame, averaging movement speeds of the reference marks on the frame, calculating speed of longitudinal movement of the object based on the averaged reference marks movement speed and pre-calibration of the longitudinal size frame. Video camera is placed on the side of the road, reference marks form the points of glowing circuit lighting fixtures of vehicles, generated by subtraction of two successive frames, relative distances on the frame are formed by the reference lines, speed of the object is determined by the section of the time corresponding to the difference in time of crossing of the selected points of the reference marks fixed distance between the selected reference lines transverse to the roadway, shifted along the roadway at fixed distance from 5 to 10 m, identification of the object is performed by extraction of pairs of luminous points on the reference line.

EFFECT: technical result provides to simplify the method of telemetric measurement and fixation of vehicles speed and to increase reliability of vehicle speed measurement.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к системам телеметрического контроля скорости транспортных средств.The invention relates to the field of measuring technology, in particular to systems for telemetric speed control of vehicles.

Известен способ телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств, основанный на видеонаблюдении за транспортной обстановкой на дороге, решении задачи выделения отдельного объекта из нескольких объектов в потоке транспортных средств, находящихся в поле зрения, на основе коррекции цветовой гаммы, яркости и контраста для оптимального выделения интересующего объекта; фильтрации изображения для подавления световых помех; выделении движущегося объекта на основе видеопоследовательности объектов с применением простого разностного алгоритма; преобразовании двухмерных координат объекта в плоскости фотоприемной матрицы в трехмерные пространственные координаты, вычислении вектора скорости объекта на основе измерения параметров движение на предварительно калиброванном расстоянии или измерении расстояния по вспомогательному неподвижному объекту в поле зрения видеокамеры, если у неподвижного объекта известны геометрические размеры; анализе и фиксации скоростных характеристик выделенного объекта (Обухова Н.А. Алгоритмы обнаружения и идентификации транспортных средств в телевизионных системах мониторинга городских магистралей // Телевидение: передача и обработка изображений. Материалы международной конференции. 21-22 мая 2002 г., СПб., 2002).A known method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles based on video surveillance of the traffic situation on the road, solving the problem of separating an individual object from several objects in the stream of vehicles in view, based on correction of color gamut, brightness and contrast for optimal selection of interest object; image filtering to suppress light interference; selection of a moving object based on a video sequence of objects using a simple difference algorithm; converting the two-dimensional coordinates of the object in the plane of the photodetector matrix into three-dimensional spatial coordinates, calculating the velocity vector of the object based on measuring the parameters of motion at a previously calibrated distance or measuring the distance from an auxiliary fixed object in the field of view of the camera if the fixed object has known geometric dimensions; analysis and fixing the speed characteristics of the selected object (Obukhova N.A. Algorithms for detecting and identifying vehicles in television monitoring systems of city highways // Television: image transmission and processing. Proceedings of the international conference. May 21-22, 2002, St. Petersburg, 2002 )

Недостаток такого способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в сложности процесса обработки видеоизображения, неустойчивого к изменению яркости фона и объектов, что определяет большую ресурсоемкость вычислительных средств.The disadvantage of this method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles is the complexity of the video processing process, unstable to changes in the brightness of the background and objects, which determines the high resource consumption of computing tools.

Наиболее близким к способу телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств является способ телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств, основанный на видеонаблюдении за транспортной обстановкой на дороге с помощью видеокамеры, установленной над дорогой под определенным углом места, решении задачи выделения движущегося отдельного объекта наблюдения, находящегося в поле зрения видеокамеры, основанный на предварительной измерению калибровке продольного размера кадра с привязкой фактического расстояния на дорожном полотне к относительному расстоянию на кадре, соответствующему конкретному углу места размещения видеокамеры относительно полотна дороги, предварительной измерению периодической фиксации изображения дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств, покадровой съемке дорожного полотна с последующим вычитанием из полученного покадрового изображения изображения дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств, выявлении перемещающегося объекта на однородном цветовом фоне разностного кадра, выявлении и выделении самых темных и самых светлых частей - реперных меток - перемещающегося объекта и вычислении геометрических центров реперных меток, измерении скорости перемещения геометрических центров реперных меток на кадре, усреднении скоростей перемещения центров реперных меток на кадре, вычислении скорости продольного перемещения объекта на основе усредненной скорости перемещения реперных меток и предварительной калибровки продольного размера кадра (патенте RU 2486598 C1, МПК G08G 1/052, «Способ телеметрического измерения и фиксации скорости движущихся транспортных средств».The closest to the method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles is the method of telemetry measuring and fixing the speed of vehicles, based on video surveillance of the traffic situation on the road using a video camera mounted above the road at a certain elevation, solving the problem of highlighting a moving separate observation object located in the field of view of the camera, based on preliminary measurement of the calibration of the longitudinal frame size with reference to the actual the distance on the roadway to the relative distance on the frame corresponding to a specific angle of the video camera’s location relative to the roadway, preliminary measurement of the periodic fixation of the image of the roadway free of moving vehicles, time-lapse photography of the roadway, followed by subtraction of the image of the roadway from the obtained frame-by-frame image, free of moving vehicles, identifying a moving object on a uniform color background differential frame, identifying and highlighting the darkest and lightest parts - reference marks - of a moving object and calculating geometric centers of reference marks, measuring the speed of movement of geometric centers of reference marks on a frame, averaging the speeds of moving centers of reference marks on a frame, calculating the speed of longitudinal movement of an object on based on the average speed of moving reference marks and preliminary calibration of the longitudinal frame size (patent RU 2486598 C1, IPC G08G 1/052, “Telemetry method measuring and fixing the speed of moving vehicles. "

Недостаток такого способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в сложности процесса обработки видеоизображения, основанного на покадровом вычислении центра реперных меток перемещающегося объекта, требующего высокой производительности цифровых процессоров.The disadvantage of this method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles is the complexity of the video processing process, based on frame-by-frame calculation of the center of reference marks of a moving object that requires high performance digital processors.

Технической задачей изобретения является упрощение способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств и повышение достоверности измерения скорости транспортного средства.An object of the invention is to simplify the method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles and increasing the reliability of measuring vehicle speed.

Это достигается тем, что в известном способе телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств, заключающемся в видеонаблюдении за транспортной обстановкой на дороге с помощью видеокамеры, установленной под определенным углом места, выделении движущегося отдельного объекта наблюдения, находящегося в поле зрения видеокамеры, осуществлении предварительной измерению калибровке продольного размера кадра с привязкой фактического расстояния на дорожном полотне к относительному расстоянию на кадре, периодической фиксации изображения дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств, покадровой съемке дорожного полотна с последующим вычитанием из полученного покадрового изображения изображения дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств, выявлении перемещающегося объекта на однородном цветовом фоне разностного кадра, выявлении реперных меток перемещающегося объекта, измерении скорости перемещения реперных меток на кадре, усреднении скоростей перемещения реперных меток на кадре, вычислении скорости продольного перемещения объекта на основе усредненной скорости перемещения реперных меток и предварительной калибровки продольного размера кадра, видеокамеру размещают на обочине дороги, реперные метки образуют точки светящегося контура световых приборов транспортных средств, формируемого вычитанием двух последующих кадров, относительные расстояния на кадре формируют реперные линии, скорость объекта определяется по отрезку времени, соответствующему разности моментов пересечения выбранными точками реперных меток фиксированного расстояния между выделенными поперечными дорожному полотну реперными линиями, сдвинутыми вдоль дорожного полотна на фиксированное расстояние от 5 до 10 м, идентификацию объекта осуществляют выделением на реперной линии пар светящихся точек, расстояние вдоль реперной линии между которыми меньше физических длин 0,5 м, а расстояние между крайними ближайшими точками соседних пар меньше 2 м.This is achieved by the fact that in the known method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles, which consists in video surveillance of the traffic situation on the road using a video camera installed at a certain elevation angle, highlighting a moving separate observation object located in the camera’s field of view, performing preliminary measurement calibration longitudinal frame size with reference to the actual distance on the roadway to the relative distance on the frame, periodic fix image of the roadway free from moving vehicles, frame-by-frame survey of the roadway with subsequent subtraction of the image of the roadway free from moving vehicles from the obtained frame-by-frame image, revealing a moving object against a uniform color background of a difference frame, revealing reference marks of a moving object, measuring speed moving reference marks on the frame, averaging the speeds of moving reference marks on the frame, calculating the longitudinal velocity After moving the object based on the average speed of moving reference marks and preliminary calibration of the longitudinal frame size, the video camera is placed on the side of the road, the reference marks form the points of the luminous contour of the vehicle lighting fixtures, formed by subtracting two subsequent frames, the relative distances on the frame form the reference lines, the object speed determined by the time interval corresponding to the difference in the moments of intersection of the selected points of reference marks of a fixed distance between the marked reference lines transverse to the roadway, shifted along the roadway by a fixed distance of 5 to 10 m, the object is identified by identifying pairs of luminous points on the reference line, the distance along the reference line between which is less than the physical lengths of 0.5 m, and the distance between extreme nearest points of adjacent pairs less than 2 m.

Сущность изобретения поясняется изображениями, где на фиг. 1 приведен пример наблюдаемого транспортного средства, на фиг. 2 показан вариант калибровки продольных размеров видеокадра относительно полотна дороги и одновременно вид реперных меток перемещающегося объекта, а на фиг. 3 приведен пример изображения дорожного полотна с изображением совмещенного положения реперных меток движущегося транспортного средства пересекающего в две реперные линии разметки дорожного полотна.The invention is illustrated by images, where in FIG. 1 is an example of an observed vehicle; FIG. 2 shows a calibration variant of the longitudinal dimensions of the video frame relative to the roadbed and at the same time a view of the reference marks of the moving object, and in FIG. Figure 3 shows an example of the image of the roadway with the image of the combined position of the reference marks of a moving vehicle crossing into two reference lines of the marking of the roadway.

Сущность предложения заключается в том, что в способе телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств измерение продольной скорости перемещения выделенного объекта на дороге осуществляется в результате последовательности действий обработки покадровых изображений транспортной обстановки в зоне наблюдения видеокамеры.The essence of the proposal lies in the fact that in the method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles, the measurement of the longitudinal velocity of a selected object on the road is carried out as a result of a sequence of processing frame-by-frame images of the transport situation in the surveillance zone of the video camera.

Во-первых, после установки видеокамеры относительно участка трассы видеонаблюдения осуществляется предварительная измерению калибровка продольных размеров видеоизображения относительно реальных расстояний участка трассы видеонаблюдения. Калибровка осуществляется, например, с применением ленты-маркера размещенной вдоль трассы, на которой нанесены видимые метки расстояний, устойчиво фиксируемые видеокамерой в кадре (на экране, на изображении). Калибровка продольных размеров приведена на фиг. 2 и фиг. 3 в виде поперечных реперных линий 2 и 3.Firstly, after installing the video camera relative to the portion of the video surveillance trace, a preliminary measurement of the longitudinal dimensions of the video image relative to the real distances of the video surveillance trace is performed. Calibration is carried out, for example, using a marker tape located along the path on which visible distance marks are applied, which are stably fixed by the video camera in the frame (on the screen, on the image). Calibration of the longitudinal dimensions is shown in FIG. 2 and FIG. 3 in the form of transverse reference lines 2 and 3.

Во-вторых, фиксируется и запоминается изображение участка трассы наблюдения в отсутствии транспортных средств. Это процесс предварительной измерению калибровки состояния трассы. Причем получение изображения трассы в отсутствие движущихся транспортных средств возможно и при наличии перемещающихся объектов. Для этого осуществляется вычитание ряда последовательных кадров и выделение на них той части кадров, которая свободна от изменяющихся изображений. Процедура калибровки проводится периодически, на основе критерия изменения цвета однородного цветового фона разностного кадра при фиксации перемещающегося объекта (возникающего в процессе измерения скорости объекта). Это действие закладывается в программу обработки данных для измерения.Secondly, the image of the observation route section in the absence of vehicles is recorded and stored. This is the process of pre-measuring the calibration of the state of a trace. Moreover, obtaining the image of the track in the absence of moving vehicles is possible in the presence of moving objects. To do this, subtract a number of consecutive frames and select on them that part of the frames that is free from changing images. The calibration procedure is carried out periodically, based on the criterion for changing the color of the uniform color background of the difference frame when fixing a moving object (arising in the process of measuring the speed of an object). This action is stored in the data processing program for the measurement.

Третий этап процесса измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в покадровой съемке дорожного полотна с последующим вычитанием из полученного покадрового изображения, изображения дорожного полотна свободного от движущихся транспортных средств и выявление на темном фоне разностного кадра на фиг. 1 перемещающегося объекта 4.The third step in the process of measuring and fixing the speed of vehicles is to frame-by-frame survey of the roadway with subsequent subtraction of the image of the roadway free of moving vehicles from the obtained frame-by-frame image and identification of the difference frame in FIG. 1 moving object 4.

Четвертый этап процесса измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в выделении светящейся кромки 1 световых приборов перемещающегося объекта 4, которые используются как реперные метки. Светящиеся кромки 1 световых приборов получают программным путем, например в результате вычитания изображений последующих кадров кадра.The fourth stage of the process of measuring and fixing the speed of vehicles is to highlight the luminous edge 1 of the lighting fixtures of a moving object 4, which are used as reference marks. The luminous edges 1 of the lighting fixtures are obtained by software, for example, by subtracting images of subsequent frames of the frame.

Пятый этап - идентификация принадлежности выделенных реперных меток одному объекту - транспортному средству. Процесс заключается в программо обеспеченном сравнении поперечных размеров между двумя соседними светящимися точками, лежащими на линии параллельной реперной линии и допустимого расстояния между ними, ограниченного физическим размером 0,5 м, а также в контроле расстояния между крайними ближайшими точками соседних пар (т.е реперных меток, принадлежащих одному объекту), которое для современных транспортных средств обычно меньше 2 м. Итак, выбранные физические размеры 0,5 м и 2 м ограничивают метрические длины световых приборов и расстояний между ними у современных скоростных транспортных средств.The fifth stage is the identification of the belonging of the selected reference marks to one object - a vehicle. The process consists in a software-based comparison of the transverse dimensions between two adjacent luminous points lying on a line of a parallel reference line and an acceptable distance between them, limited by a physical size of 0.5 m, and also in controlling the distance between the extreme nearest points of neighboring pairs (i.e., reference tags belonging to one object), which for modern vehicles is usually less than 2 m. So, the selected physical dimensions of 0.5 m and 2 m limit the metric lengths of light devices and distances ezhdu them in modern high-speed vehicles.

Шестой этап процесса измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в измерении интервала времени между моментами пересечения реперных линий выбранными точками реперных меток 1, например двумя, или четырьмя точками, лежащими на линии параллельной реперной линии 2 и 3.The sixth step in the process of measuring and fixing the speed of vehicles is to measure the time interval between the moments of crossing the reference lines by the selected points of the reference marks 1, for example, two, or four points lying on the line parallel to the reference line 2 and 3.

Для повышения точности измерений, измерение интервала времени между моментами пересечения реперными метками реперных линий проводится на основе выбора нескольких светящихся точек, лежащих на линии параллельной реперной линии.To increase the accuracy of measurements, the measurement of the time interval between the moments when the reference marks intersect the reference lines is carried out on the basis of the selection of several luminous points lying on a line parallel to the reference line.

Последний шестой этап фиксации скорости автомобилей в транспортном потоке заключается вычисление скорости продольного перемещения объекта на основе усредненной скорости перемещения реперных меток и предварительной калибровки продольного размера кадра.The last sixth stage of fixing the speed of cars in the traffic stream is to calculate the speed of the longitudinal movement of the object based on the average speed of movement of reference marks and preliminary calibration of the longitudinal frame size.

Достижение технической задачи, а именно, упрощение способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств и повышение достоверности измерения скорости транспортного средства обеспечивается в результате применения в качестве реперных меток контура световых приборов И, наконец, применение в качестве реперных меток - светящегося контура световых приборов транспортных средств позволяет осуществить идентификацию транспортного средства в потоке транспортных средств и повысить достоверность измерений их скорости.The achievement of the technical task, namely, simplifying the method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles and increasing the reliability of measuring vehicle speed is ensured by the use of reference marks as a contour of light devices. And, finally, the use of reference marks as a luminous contour of light devices of vehicles Allows identification of a vehicle in a stream of vehicles and improves the reliability of measurements of their speed.

Использование изобретения позволяет упростить способ телеметрического измерения скорости транспортного средства и повысить достоверность измерения скорости.Using the invention allows to simplify the method of telemetric measurement of vehicle speed and to increase the reliability of speed measurement.

Claims

The method of telemetric measurement and fixing the speed of vehicles, which consists in video surveillance of the traffic situation on the road using a video camera installed at a certain elevation angle, highlighting a moving separate object of observation located in the field of view of the video camera, performing preliminary measurement of the calibration of the longitudinal frame size with reference to the actual distance on the roadway to the relative distance on the frame, periodic fixation of the image of the roadway, s rim from moving vehicles, frame-by-frame survey of the roadway with subsequent subtraction of the image of the roadway free from moving vehicles from the obtained frame-by-frame image, revealing a moving object against a uniform color background of a difference frame, identifying reference marks of a moving object, measuring the speed of movement of reference marks on the frame , averaging the speed of movement of reference marks on the frame, calculating the speed of the longitudinal movement of the object based on a single speed of movement of reference marks and preliminary calibration of the longitudinal frame size, characterized in that the video camera is placed on the side of the road, reference marks form points of the luminous contour of vehicle lighting fixtures formed by subtracting two subsequent frames, relative distances on the frame form reference lines, the object speed is determined over the time interval corresponding to the difference in the moments of intersection of the selected points of reference marks of a fixed distance between the selected With transverse reference road lines shifted along the road surface by a fixed distance of 5 to 10 m, the object is identified by highlighting pairs of luminous points on the reference line, the distance along the reference line between which is less than the physical lengths of 0.5 m, and the distance between the extreme nearest points of adjacent pairs less than 2 m.