TW201606719A - 影像式匝道車輛放行控制系統與方法 - Google Patents

Abstract

一種影像式匝道車輛放行控制系統與方法，其主要係藉由架設於匝道入口處之高速公路流量攝影機取像模組取得高速公路上的即時車流影像，再透過高速公路移動物件偵測模組找出高速公路上的移動物件，並以高速公路車輛計數模組計算出目前高速公路上的車流量，同時利用架設於匝道入口處之入口匝道攝影機取像模組取得匝道入口之即時車流影像，再透過入口匝道車輛偵測模組分析出匝道上的車輛，並以入口匝道車輛計數模組計算出目前欲進入高速公路之車流量，然後再以匝道儀控模組便利用高速公路車輛計數模組與入口匝道車輛計數模組分別所取得的數據動態調整進入高速公路的車輛數目，以達到有效利用高速公路，及避免入口匝道塞車影響到平面道路之目的。

Description

影像式匝道車輛放行控制系統與方法

本創作係關於一種匝道車輛放行的控制系統與方法，尤指一種可動態控制調整進入高速公路的車輛，進而提升高速公路的用路品質與避免匝道車輛過於壅塞而影響到平面道路的影像式匝道車輛放行控制系統與方法。

中華民國第I377524號「車輛流量控制裝置」發明專利案，係一種車輛流量控制裝置，透過設於車輛行經地面的感測機構，計算出車輛通過之速度與車輛流量，並控制交通號誌之時間，以達到改善尖峰時間交通壅塞的問題，然而該感測機構安裝於地面上，除了需要刨除地面才能安裝感測機構外，也容易因為長期被車輛等重物壓過或者施工造成破壞，導致感測機構的損壞。

中華民國公告第591554號之「車輛管理系統」發明專利案，係一種將高速公路每一出入口閘道之全球定位座標儲存於車內的儲存裝置內，當車輛駛入高速公路出入口閘道時便比對現在全球定位座標，以便將所對應之出入口閘道編號與車輛號碼等一併傳送至遠端控制中心進行登入/登出作業，控制中心便可以管理高速公路上的車流量，然而該設計需額外在車上安裝記憶裝置，增加使用者負擔。

中華民國第M378454號「智慧型自動流量控制裝置」之新型 專利案，係透過超音波技術完成車流量與車速檢知，但超音波無法同時偵測多個車道，必須在每一車道上方安裝偵測器，此外也容易受到空氣溫度和空氣氣流的影響精確度。

由此可見，上述習用方式仍有諸多缺失，實非一良善之設計，而亟待加以改良。

本案創作人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件影像式匝道車輛放行控制系統與方法。

本發明之主要目的係在於提供一種可動態調整進入高速公路的車輛數目，以提升高速公路的車輛運轉數量之影像式匝道車輛放行控制系統與方法。

本發明之次要目的係在於提供一種可避免因為入口匝道車流過於壅塞而影響到平面道路的影像式匝道車輛放行控制系統與方法。

為達上述目的，本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，係透過獲得匝道附近高速公路與匝道入口的車流量，進而控制進入高速公路的車輛數目，主要包括一高速公路流量攝影機取像模組、一高速公路移動物件偵測模組、一高速公路車輛計數模組、一入口匝道攝影機取像模組、一入口匝道車輛偵測模組、一入口匝道車輛計數模組及一匝道儀控模組。

本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，係利用架設於匝道入口處之高速公路流量攝影機取像模組取得高速公路上的即時車流 影像，再透過高速公路移動物件偵測模組找出高速公路上的移動物件，並計算出目前高速公路上的車流量，同時利用架設於匝道入口處之入口匝道攝影機取像模組取得匝道入口之即時車流影像，再透過入口匝道車輛偵測模組分析出匝道上的車輛，並計算出目前欲進入高速公路之車流量，然後，由匝道儀控模組利用高速公路車輛計數模組與入口匝道車輛計數模組分別所取得的數據來決定放行進入高速公路之車輛數目，以達到動態調整進入高速公路的車輛數目，提升高速公路的車輛運轉數量，同時避免因為入口匝道車流過於壅塞而影響到平面道路之目的。

達成上述創作目的之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，係指一種透過獲得匝道附近高速公路與匝道入口的車流量，進而控制進入高速公路的車輛數目。

本發明之影像式匝道車輛放行系統之組成包括：一高速公路流量攝影機取像模組，由數位攝影機、類比攝影機或者熱感攝影機等及其影像輸出裝置所組成，用以取得高速公路上的車流影像；一高速公路移動物件偵測模組，用於分析出高速公路上的移動物件；一高速公路車輛計數模組，用於估算每個車道上的車流量；一入口匝道攝影機取像模組，由數位攝影機、類比攝影機或者熱感攝影機等及其影像輸出裝置所組成，用以取得匝道上的車流影像；一入口匝道車輛偵測模組，用於分析出匝道上的車輛；一入口匝道車輛計數模組，用於估算出匝道上的車流量；一匝道儀控模組，依據目前高速公路與匝道入口上的車流量而動態調整進入高速公路的車輛。

本發明之影像式匝道車輛放行方法所述，包含以下步驟：一 高速公路流量攝影機取像步驟，用於接收取像設備即時拍攝高速公路之道路影像；一高速公路移動物件偵測步驟，其方法可利用小波轉換(Wavelet Transform)或背景相減(Background Subtraction)等找出影像中移動的物體；一高速公路車輛計數步驟，其方法可利用物件追蹤(Object Tracking)計算出各車道的車流量；一入口匝道攝影機取像步驟，用於接收取像設備即時拍攝匝道之道路影像。一入口匝道車輛偵測步驟，其方法可利用背景相減(Background Subtraction)等找出影像中屬於前景的物體，也就是車輛；一入口匝道車輛計數步驟，其方法可利用模板匹配(Template Matching)計算出匝道上車輛數；一匝道儀控步驟，其方法可利用模糊決策法(Fuzzy Decision Method)來決定放行匝道上欲進入高速公路的車輛數。

10‧‧‧高速公路流量攝影機取像模組

11‧‧‧高速公路移動物件偵測模組

12‧‧‧高速公路車輛計數模組

20‧‧‧入口匝道攝影機取像模組

21‧‧‧入口匝道車輛偵測模組

22‧‧‧入口匝道車輛計數模組

30‧‧‧匝道儀控模組

S01‧‧‧高速公路流量攝影機取像模組取得高速公路的道路影像

S02‧‧‧高速公路移動物件偵測模組依據高速公路流量攝影機取像模組取得的高速公路的道路影像，分析高速公路的道路影像中，每個車道之移動物件

S03‧‧‧高速公路車輛計數模組依據高速公路移動物件偵測模組分析所得的每個車道之移動物件，計算移動物件通過每個車道的數量

S04‧‧‧入口匝道攝影機取像模組取得入口匝道的道路影像

S05‧‧‧入口匝道車輛偵測模組依據入口匝道攝影機取像模組取得之入口匝道的道路影像，分析入口匝道的道路影像中，匝道上的車輛

S06‧‧‧入口匝道車輛計數模組依據入口匝道車輛偵測模組分析所得之分析匝道上的車輛，計算匝道上的車輛數量

S07‧‧‧匝道儀控模組依據該高速公路車輛計數模組與該入口匝道車輛計數模組所計算出的結果，並利用模糊決策法動態決定放行進入高速公路的車輛

第1圖 為本發明影像式匝道車輛放行控制系統之架構圖；及第2圖 為本發明影像式匝道車輛放行控制方法之流程圖。

請參閱第1圖所示，本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，其架構主要包括一高速公路流量攝影機取像模組10、一高速公路移動物件偵測模組11、一高速公路車輛計數模組12、一入口匝道攝影機取像模組20、一入口匝道車輛偵測模組21、一入口匝道車輛計數模組22及一匝道儀控模組30，該高速公路流量攝影機取像模組10，係由數位攝影機、類比攝影機或者熱感攝影機等及其影像輸出裝置所組成，且該高速公路流量攝影機取像模組10係架設於可以完全涵蓋高速公路的所有車道之匝道入口處， 用以取得高速公路車流，該高速公路流量攝影機取像模組10所擷取出的影像可透過有線或無線方式，傳送至高速公路移動物件偵測模組11，該高速公路移動物件偵測模組11可透過影像辨識技術與設定各車道車流偵測的範圍，利用小波轉換(Wavelet Transform)或背景相減(Background Subtraction)，找出各個車道上的移動物件，並利用高速公路車輛計數模組計算12中的物件追蹤(Object Tracking)方法計算出目前高速公路上的車流量，也就是單位時間內通過某車道的車輛數目。

該入口匝道攝影機取像模組20，係由數位攝影機、類比攝影機或熱感攝影機等及其影像輸出裝置所組成，該入口匝道攝影機取像模組20係設於可以完全涵蓋匝道之車輛之匝道入口處，用以取得欲進入高速公路之匝道排隊車流，該入口匝道攝影機取像模組20所擷取出的影像可以透過有線或無線方式，傳送至入口匝道車輛偵測模組21，該入口匝道車輛偵測模組21會透過影像辨識技術中的背景相減(Background Subtraction)找出匝道上的前景物體，透過入口匝道車輛計數模組22利用模板匹配(Template Matching)方法計算出目前欲進入高速公路之車輛數，而該匝道儀控模組30係依據該高速公路車輛計數模組計算12與該入口匝道車輛計數模組22所計算出的結果，並利用模糊決策法(Fuzzy Decision Method)來動態決定放行進入高速公路的車輛，當高速公路車流量較小時，將入口匝道車輛計數模組22所估算出的結果比重加重，而當高速公路車流量大時，則將入口匝道車輛計數模組22所估算出的結果比重減輕，以適時調整放行進入高速公路的車輛，不僅能充分利用高速公路，也能紓解匝道壅塞的問題。

請參閱第2圖，本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方 法，其主要步驟包括：步驟S01、高速公路流量攝影機取像模組取得高速公路的道路影像；步驟S02、高速公路移動物件偵測模組依據高速公路流量攝影機取像模組取得的高速公路的道路影像，分析高速公路的道路影像中，每個車道之移動物件；步驟S03、高速公路車輛計數模組依據高速公路移動物件偵測模組分析所得的每個車道之移動物件，計算移動物件通過每個車道的數量；步驟S04、入口匝道攝影機取像模組取得入口匝道的道路影像；步驟S05、入口匝道車輛偵測模組依據入口匝道攝影機取像模組取得之入口匝道的道路影像，分析入口匝道的道路影像中，匝道上的車輛；步驟S06、入口匝道車輛計數模組依據入口匝道車輛偵測模組分析所得之分析匝道上的車輛，計算匝道上的車輛數量；步驟S07、匝道儀控模組依據該高速公路車輛計數模組與該入口匝道車輛計數模組所計算出的結果，並利用模糊決策法動態決定放行進入高速公路的車輛。

本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，除了可以分析高速公路上各個車道的車流量，知道每個車道的使用狀況，也可以提供即時影像供管理人員或用路人知道目前的路況。

2.本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，除了可以分析匝道上欲進入高速公路的車輛數量，也可以提供即時影像供管理人員或用路人知道目前的路況。

3.本發明之影像式匝道車輛放行控制系統與方法，可以依據目前高速公路車況與匝道車況進行彈性放行進入高速公路的匝道車輛數量，以充分利用高速公路，也避免匝道壅塞情形發生。

上列詳細說明乃針對本創作之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定創作專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件創作專利申請案，以勵創作，至感德便。

10‧‧‧高速公路流量攝影機取像模組

11‧‧‧高速公路移動物件偵測模組

12‧‧‧高速公路車輛計數模組

20‧‧‧入口匝道攝影機取像模組

21‧‧‧入口匝道車輛偵測模組

22‧‧‧入口匝道車輛計數模組

30‧‧‧匝道儀控模組

Claims (18)

1. 一種影像式匝道車輛放行控制方法，其主要步驟包括：a.一高速公路流量攝影機取像步驟，係透過高速公路流量攝影機取像模組，取得高速公路的道路影像；b.一高速公路移動物件偵測步驟，係依據高速公路流量攝影機取像步驟取得高速公路的道路影像，透過高速公路移動物件偵測模組分析高速公路的道路影像中，每個車道之移動物件；c.一高速公路車輛計數步驟，係利用高速公路車輛計數模組計算移動物件通過每個車道的數量；d.一入口匝道攝影機取像步驟，係透過入口匝道攝影機取像模組，取得入口匝道的道路影像；e.一入口匝道車輛偵測步驟，係依據入口匝道攝影機取像步驟，所取得入口匝道的道路影像，藉由入口匝道車輛偵測模組分析匝道上的車輛；f.一入口匝道車輛計數步驟，係利用入口匝道車輛計數模組計算匝道上的車輛數量；及g.一匝道車輛放行步驟，係利用匝道儀控模組依據高速公路車輛計數模組計算得到通過每個車道的數量，及入口匝道車輛計數模組計算得到匝道上的車輛數量匝道上的車輛數量，動態調整匝道放行進入高速公路的車輛。
2. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該高速公路流量 攝影機取像模組及入口匝道攝影機取像模組，為數位/類比監控攝影機或熱感攝影機及其取像傳輸裝置。
3. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該高速公路移動物件偵測步驟，係將道路影像透過影像辨識技術以及設定高速公路上各個車道的範圍，再利用高速公路移動物件偵測模組分析每個車道之移動物件。
4. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該入口匝道車輛偵測步驟，係將原始影像透過影像辨識技術以及設定匝道範圍，再利用入口匝道車輛偵測模組來分析匝道上的車輛。
5. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該高速公路移動物件偵測步驟，係透過影像辨識技術與設定各車道車流偵測的範圍，再利用小波轉換(Wavelet Transform)或背景相減(Background Subtraction)，找出各個車道上的移動物件。
6. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該高速公路車輛計數步驟，係由高速公路車輛計數模組利用物件追蹤(Object Tracking)計算出目前高速公路上的車流量，也就是單位時間內通過某車道的車輛數目。
7. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該入口匝道車輛偵測步驟，係由入口匝道車輛計數模組透過影像辨識技術中的背景相減(Background Subtraction)找出匝道上的前景物體。
8. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該入口匝道車輛計數步驟，係由入口匝道車輛計數模組利用模板匹配(Template Matching)方法計算出目前欲進入高速公路之車輛數。
9. 如請求項1所述之影像式匝道車輛放行控制方法，其中該匝道車輛放行步驟，係由匝道儀控模組利用模糊決策法(Fuzzy Decision Method)來動態決定放行進入高速公路的車輛。
10. 一種影像式匝道車輛放行控制系統，其主要包括：一高速公路流量攝影機取像模組，該高速公路流量攝影機取像模組係用以取得高速公路的道路影像；一高速公路移動物件偵測模組，該高速公路流量攝影機取像模組係依據高速公路流量攝影機取像模組取得之高速公路的道路影像，分析高速公路的道路影像中，每個車道之移動物件；一高速公路車輛計數模組，該高速公路車輛計數模組係依據高速公路移動物件偵測模組分析所得的每個車道之移動物件，計算移動物件通過每個車道的數量；一入口匝道攝影機取像模組，該入口匝道攝影機取像模組係用以取得入口匝道的道路影像；一入口匝道車輛偵測模組，該入口匝道車輛偵測模組依據取得之入口匝道的道路影像，分析匝道上的車輛；一入口匝道車輛計數模組，該入口匝道車輛計數模組係依據入口匝道車輛偵測模組分析所得之分析匝道上的車輛，計算匝道上的車輛數量；及一匝道儀控模組，該匝道儀控模組係依據高速公路車輛計數模組計算得到通過每個車道的數量，及入口匝道車輛計數模組計算得到匝道上的車 輛數量匝道上的車輛數量，動態調整匝道放行進入高速公路的車輛。
11. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該高速公路流量攝影機取像模組及入口匝道攝影機取像模組，為數位/類比監控攝影機或熱感攝影機及其取像傳輸裝置。
12. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該高速公路移動物件偵測模組，係將道路影像透過影像辨識技術以及設定高速公路上各個車道的範圍，再利用高速公路移動物件偵測模組分析每個車道之移動物件。
13. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該入口匝道車輛偵測模組，係將原始影像透過影像辨識技術以及設定匝道範圍，再利用入口匝道車輛偵測模組來分析匝道上的車輛。
14. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該高速公路移動物件偵測模組，係透過影像辨識技術與設定各車道車流偵測的範圍，再利用小波轉換(Wavelet Transform)或背景相減(Background Subtraction)，找出各個車道上的移動物件。
15. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該高速公路車輛計數模組，係利用物件追蹤(Object Tracking)計算出目前高速公路上的車流量，也就是單位時間內通過某車道的車輛數目。
16. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該入口匝道車輛偵測模組係透過影像辨識技術中的背景相減(Background Subtraction)找出匝道上的前景物體。
17. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該入口匝道車輛 計數模組係利用模板匹配(Template Matching)方法計算出目前欲進入高速公路之車輛數。
18. 如請求項10所述之影像式匝道車輛放行控制系統，其中該匝道儀控模組利用模糊決策法(Fuzzy Decision Method)來動態決定放行進入高速公路的車輛。