TWI438728B - 交通流量管控系統及方法 - Google Patents

Description

交通流量管控系統及方法

本發明涉及一種資訊監控系統及方法，尤其系一種交通流量管控系統及方法。

目前，交通管控指引方法一般是於交通高峰時間或路人通報路況時，依賴交警等人力親赴現場確認路段車流量等狀況並加以指揮，或由人員至現場以手動方式進行交通訊號之管控作業，以協助疏導交通狀況。這種方法不僅對交通管制人員之人力需求較大，相關路況亦依賴人員定期巡邏或路人即時通報。

鑒於以上內容，有必要提供一種交通流量管控系統及方法，可以即時獲取交通流量資訊並根據交通流量資訊動態調整交通訊號的管控狀態。

一種交通流量管控系統，應用於控制交通號誌管控狀態的控制主機。該交通流量管控系統接收無人飛行載具UAV利用影像捕獲單元拍攝的各道路的即時影像，利用全球定位系統GPS偵測的每張即時影像的拍攝地點的位置座標資料，及利用電子羅盤偵測的拍攝該即時影像時影像捕獲單元的拍攝方向資料。之後，該系統利用車輛、人型偵測技術分析所述即時影像，得到各道路即時影像中人型、車輛的影像資訊；統計各道路的即時影像中人型、車輛的數量，將各即時影像中人型、車輛的數量根據該即時影像的拍攝地點的位置座標及所述拍攝方向等資訊標記於電子地圖相對應的位置；並根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌的管控狀態。

一種交通流量管控方法，應用於控制交通號誌管控狀態的控制主機。該方法包括：(A)接收無人飛行載具UAV利用影像捕獲單元拍攝的各道路的即時影像，利用全球定位系統GPS偵測的每張即時影像的拍攝地點的位置座標資料，及利用電子羅盤偵測的拍攝該即時影像時影像捕獲單元的拍攝方向資料；(B)利用車輛、人型偵測技術分析所述即時影像，得到各道路即時影像中人型、車輛的影像資訊；(C)統計各道路的即時影像中人型、車輛的數量，將各即時影像中人型、車輛的數量根據該即時影像的拍攝地點的位置座標及所述拍攝方向等資訊標記於電子地圖相對應的位置；及(D)根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌的管控狀態。

相較於習知技術，本發明所提供之交通流量管控系統及方法，可以即時獲取交通流量資訊並根據交通流量資訊動態調整交通訊號的管控狀態。

參閱圖1所示，係本發明交通流量管控系統23較佳實施方式之應用環境圖。該交通流量管控系統23應用於控制交通號誌4的管控狀態的控制主機2。該交通號誌4是以交互更迭之光色訊號，設置於交岔路口或其他特殊地點，用以將道路通行權指定給車輛駕駛人與行人管制其行止及轉向之交通管制設施。該交通號誌4包括車輛管制號誌，行人專用號誌，及特種交通號誌(例如盲人提示音)。

該控制主機2與無人飛行載具（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）1透過網路通訊連接。該UAV1包括全球定位系統（global position system，GPS）11、影像捕獲單元12、電子羅盤13及網路模組14。

參閱圖3所示，影像捕獲單元12安裝於UAV1的機頭部位，影像捕獲單元12的鏡頭與UAV1的機頭朝向一致。在本實施方式中，該影像捕獲單元12為具有夜間拍攝功能之數位攝相機。該UAV1利用影像捕獲單元12拍攝各道路的即時影像。參閱圖4所示，係該UAV1停留於一條道路上空拍攝該道路的即時影像的示意圖。

GPS11偵測每張即時影像的拍攝地點的座標信息，即影像捕獲單元12拍攝每張即時影像時該UAV1所處位置的座標信息。電子羅盤13偵測拍攝每張即時影像時影像捕獲單元12的方向(以下稱作每張即時影像的拍攝方向)。

UAV1透過網路模組14將拍攝得到的各道路的即時影像、每張影像的拍攝地點的位置座標及拍攝方向等資料傳送至控制主機2。

參閱圖1所示，該控制主機2還包括網路模組21、處理器22及電子地圖24。該控制主機2透過網路模組21接收UAV1傳送的各道路的即時影像、每張影像的拍攝地點的位置座標及拍攝方向等資料，並儲存至儲存系統3。該儲存系統3可以為該控制主機2內部的儲存裝置，也可以為與該控制主機2相連接的外部儲存裝置，例如資料庫服務器等。

該交通流量管控系統23分析上述接收的資料，利用車輛、人型偵測技術分析所述即時影像，得到各道路即時影像中人型、車輛的數量資料，將各即時影像中人型、車輛的數量資料根據該即時影像的拍攝地點的位置座標及拍攝方向等資訊標記於電子地圖相對應的位置，並根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌4的管控狀態。

參閱圖1所示，該交通流量管控系統23包括分析模組231、標記模組232及控制模組233。該模組231-233包括計算機程式化代碼，這些代碼儲存於儲存系統3，處理器22執行這些計算機程式化代碼，提供該交通流量管控系統23的上述功能。該模組231-233的具體功能請參閱下文關於圖2的說明。

參閱圖2所示，係本發明交通流量管控方法較佳實施方式之流程圖。

步驟S10，UAV1利用影像捕獲單元12拍攝各道路的即時影像，並利用GPS11及電子羅盤13偵測每張即時影像的拍攝地點的位置座標及拍攝方向。參閱圖4所示，係該UAV1停留於一條道路上空拍攝該道路的即時影像的示意圖。UAV1在拍攝該道路的即時影像時，GPS11偵測得到UAV1的經度座標為152.6248，緯度座標為25.8214，電子羅盤13偵測得到該影像捕獲單元12的方向(即該即時影像的拍攝方向)為N-W15°。其中，第一個英文字母N表示影像捕獲單元12的主要拍攝方向為正北方，第二個英文字母W表示影像捕獲單元12的偏移方向為西方，數位15°表示影像捕獲單元12由正北方向西方偏移的角度。

步驟S20，UAV1透過網路模組14將拍攝得到的各道路的即時影像、每張影像的拍攝地點的位置座標及拍攝方向資料傳送至控制主機2。

步驟S30，控制主機2透過網路模組21接收上述資料後，分析模組231利用車輛、人型偵測技術分析所述即時影像，得到各道路即時影像中人型、車輛的影像資訊。參閱圖5，為一條道路某個時刻的即時影像，分析模組231分析得到該即時影像中的人型、車輛的影像資訊，並以矩形加數位編號的方式標示該即時影像中的人型、車輛的影像區域。

所示人型偵測技術包括，但不限於，人型特徵資訊統計法和特徵樣本比對分類法（Template Matching Method）。

具體而言，人型特徵資訊統計法包括如下步驟：

(1) 以影像處理方式將即時影像背景單純化；

(2) 將即時影像資料與資料庫中超過十萬張以上的各姿勢的人型特徵點數據進行比對；

(3) 以統計方式按即時影像內的特徵點數據推估是否有人型資訊存在即時影像中。

特徵樣本比對分類法包括如下步驟：

(1) 先搜集一定數量各姿勢的人型特徵樣本及一定數量的非人型特徵樣本，例如，搜集一定數量的站姿正面及站姿側面、坐姿等人型圖片；

(2) 待完成一定數量不同姿勢的人型特徵樣本及一定數量的非人型特徵樣本搜集後，開始進一步以類神經網路（Artificial Neural Network）訓練方式進行持續訓練（Training），持續修正錯誤。如果不使用類神經網路訓練方式，亦可改以Ada-Boost 分類法進行分類，經訓練完成的人型特徵模版（Template）或Ada-Boost分類器便可供後續的人型偵測（Testing）使用。

在本實施方式中，車輛偵測可以採用基於Adaboost cascade的車牌檢測技術，在此不再贅述。

步驟S40，標記模組232統計各道路的即時影像中人型、車輛的數量，將各即時影像中人型、車輛的數量資料根據該即時影像的拍攝地點的位置座標及拍攝方向等資訊標記於電子地圖相對應的位置。圖6顯示了電子地圖24的部分區域，該電子地圖24除了顯示道路、建築物的標誌外，還在電子地圖24上與UAV1拍攝每張即時影像的拍攝地點相對應於的位置處標記分析該即時影像得到的相應道路各個方向的人型、車輛的數量資料。假設UAV1在每個十字路口拍攝得到一張或多張即時影像，參閱圖6所示，電子地圖24上顯示的每個十字路口處標示了指示不同方向的箭頭。該箭頭用來表示拍攝某一張即時影像時影像捕獲單元12的拍攝方向，每個箭頭旁標示了2個數位分別表示從該即時影像分析得到的該道路對應該拍攝方向的人型及車輛數量。在本實施方式中，置於圓圈中的數位表示人型數量，未置於圓圈中的數位表示車輛數量。

步驟S50，控制模組233根據電子地圖24上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌4的管控狀態。例如，當一條道路某個通行方向的人型、車輛的數量超過預設閥值時，控制模組233產生控制命令至該道路上的交通號誌4延長該道路該通行方向的人、車通行時間。

最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

1．．．UAV

2．．．控制主機

3．．．儲存系統

4．．．交通號誌

11．．．GPS

12．．．影像捕獲單元

13．．．電子羅盤

14、21．．．網路模組

22．．．處理器

23．．．交通流量管控系統

231．．．分析模組

232．．．標記模組

233．．．控制模組

24．．．電子地圖

圖1係本發明交通流量管控系統較佳實施方式之應用環境圖。

圖2係本發明交通流量管控方法較佳實施方式之流程圖。

圖3係UAV及安裝於UAV上的影像捕獲單元之示意圖。

圖4係圖3中所示的UAV停留於一條道路上空拍攝該道路的即時影像之示意圖。

圖5係一條道路某個時刻的即時影像中人型、車輛的影像資訊之示意圖。

圖6係於電子地圖標示各道路各方向人、車數量資料之示意圖。

1．．．UAV

2．．．控制主機

3．．．儲存系統

4．．．交通號誌

11．．．GPS

12．．．影像捕獲單元

13．．．電子羅盤

14、21．．．網路模組

22．．．處理器

23．．．交通流量管控系統

231．．．分析模組

232．．．標記模組

233．．．控制模組

24．．．電子地圖

Claims (8)

1. 一種交通流量管控系統，應用於控制交通號誌管控狀態的控制主機，該交通流量管控系統包括：
   網路模組，用於接收無人飛行載具UAV利用影像捕獲單元拍攝的各道路的即時影像，利用全球定位系統GPS偵測的每張即時影像的拍攝地點的位置座標資料，及利用電子羅盤偵測的拍攝該即時影像時影像捕獲單元的拍攝方向資料；
   分析模組，用於利用車輛、人型偵測技術分析所述即時影像，得到各道路即時影像中人型、車輛的影像資訊；
   標記模組，用於統計各道路的即時影像中人型、車輛的數量，將各即時影像中人型、車輛的數量根據該即時影像的拍攝地點的位置座標及所述拍攝方向等資訊標記於電子地圖相對應的位置；及
   控制模組，用於根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌的管控狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之交通流量管控系統，其中，該交通號誌是以交互更迭之光色訊號，設置於交岔路口或其他特殊地點，用以將道路通行權指定給車輛駕駛人與行人管制其行止及轉向之交通管制設施。
3. 如申請專利範圍第1項所述之交通流量管控系統，其中，該人型偵測技術包括人型特徵資訊統計法和特徵樣本比對分類法。
4. 如申請專利範圍第1項所述之交通流量管控系統，其中，所述根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌的管控狀態包括：當一條道路某個通行方向的人型、車輛的數量超過預設閥值時，產生控制命令至該道路上的交通號誌延長該道路該通行方向的人、車通行時間。
5. 一種交通流量管控方法，應用於控制交通號誌管控狀態的控制主機，該方法包括：
   接收無人飛行載具UAV利用影像捕獲單元拍攝的各道路的即時影像，利用全球定位系統GPS偵測的每張即時影像的拍攝地點的位置座標資料，及利用電子羅盤偵測的拍攝該即時影像時影像捕獲單元的拍攝方向資料；
   利用車輛、人型偵測技術分析所述即時影像，得到各道路即時影像中人型、車輛的影像資訊；
   統計各道路的即時影像中人型、車輛的數量，將各即時影像中人型、車輛的數量根據該即時影像的拍攝地點的位置座標及所述拍攝方向等資訊標記於電子地圖相對應的位置；及
   根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌的管控狀態。
6. 如申請專利範圍第5項所述之交通流量管控方法，其中，該交通號誌是以交互更迭之光色訊號，設置於交岔路口或其他特殊地點，用以將道路通行權指定給車輛駕駛人與行人管制其行止及轉向之交通管制設施。
7. 如申請專利範圍第5項所述之交通流量管控方法，其中，該人型偵測技術包括人型特徵資訊統計法和特徵樣本比對分類法。
8. 如申請專利範圍第5項所述之交通流量管控方法，其中，所述根據電子地圖上標記的各道路的人型、車輛的數量資料動態調整各道路的交通號誌的管控狀態包括：當一條道路某個通行方向的人型、車輛的數量超過預設閥值時，產生控制命令至該道路上的交通號誌延長該道路該通行方向的人、車通行時間。