TWI660607B - 監控道路鋪面品質之方法及系統 - Google Patents

Abstract

一種監控道路鋪面品質之方法及系統以判斷是否需進行修繕，其係利用智慧型辨識取得道路鋪面的中繼資料，透過計算道路標線完整度、道路坑洞覆蓋率、道路與坑洞之關係將鋪面品質量化，藉此判斷道路是否達到修繕之標準，結合道路車流變化量進而預測道路需進行修繕的時機，其中，該系統包括有支援智慧型影像辨識功能之監控攝影機模組、中繼資料擷取模組、儲存中繼資料之資料庫及道路鋪面品質運算模組。

Description

監控道路鋪面品質之方法及系統

本發明係一種監控道路鋪面品質監控之方法及系統，其利用智慧型影像辨識判斷該路段是否需進行道路修繕，並依該路段車流變化度預測道路需要進行修繕的時機。

交通為城市發展的命脈，道路品質的好壞除了影響該區域交通的可乘載量外，亦深深影響著該區域的交通安全。然目前多數道路品質之監控，僅係透過當地居民或用路人通報之方式為之，人為通報雖仍可為，卻存在以下幾個問題：一、不同民眾對道路是否需進行修繕的判斷標準不盡相同，因此道路狀況的通報並不具備一可評斷之標準；二、在民眾通報至相關單位進行修繕間，道路將存在高度的危險因子；三、若無民眾通報，該路段將一直存在危險因子，且車輛持續使用該路段將造成危險因子加速擴大。

此外，影響道路鋪面品質的因素雖多，但若考量真正影響用路人且可監控的因素卻可限縮在標線與坑洞兩個參 考指標上。坑洞的存在對用路人的影響不言而喻，而標線則是引導用路人的重要參考，標線一般亦存在重要的道路位置，當標線品質出現變化時，除了標線可能需要養護之外，通常也代表道路鋪面品質已出現問題，因此標線亦可視為一重要的參考指標。

然當前多數技術係透過偵測器監測鋪面土基蒐集道路品質資訊，實務上雖能稍稍掌握道路品質，但無法有效掌握路面變化；亦有些習知技術透過資訊蒐集車蒐集道路資訊(如中華民國發明專利公開號第201624439號專利申請案)，但多未將車流變化納入鋪面變化的考量因素，故無法有效預測道路須修繕之時機。

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。

本案發明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道路鋪面品質監控系統與方法。

達成上述發明目的之道路鋪面品質監控系統，係透過智慧型影像辨識技術，針對攝影機照射位置之道路影像進行標線完整度、標線位置、坑洞覆蓋度、坑洞位置及車流量進行判讀後，轉換為可供運算之中繼資料，並儲存於中繼資料儲存資料庫。

本發明係一種監控道路鋪面品質之系統，其包括：監控攝影模組，係用以取得道路影像及車流影像，並傳送出 該等影像；中繼資料擷取模組，係用以接收來自該監控攝影模組的該道路影像及該車流影像，以擷取出標線中繼資料、坑洞中繼資料以及車流中繼資料；以及中繼資料儲存資料庫，係用以儲存該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料；道路鋪面品質運算模組，係用以計算預定時間內所儲存的該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料，以得到標線變化度、坑洞變化度、車流變化度、及坑洞與標線關係，俾藉由該標線變化度、該坑洞變化度、及該坑洞與標線關係，以下示計算式計算出道路危險值μ _n ：μ _n =|M _n -M _s | * W _M +P _n * W _P * R _MP ，其中，M _n 為標線計算第n日的標線完整度、M _s 為標線計算基準日的標線完整度、W _M 為預設之標線權重值、P _n 為坑洞覆蓋率、W _P 為預設之坑洞權重值、R _MP 為該坑洞與標線關係；藉由該道路危險值μ _n 以及該車流中繼資料，預測修繕道路時機δ，其中，坑洞覆蓋率透過影像辨識道路影像中佔據畫面的坑洞比例，標線變化度為標線隨時間的變化程度，坑洞變化度為坑洞覆蓋率隨時間的變化程度。

本發明另提供一種監控道路鋪面品質之方法，其步驟包含：透過監控攝影模組取得道路影像及車流影像以傳送出該等影像至中繼資料擷取模組；透過該中繼資料擷取模組將該道路影像及該車流影像擷取出標線中繼資料、坑洞中繼資料以及車流中繼資料並儲存於中繼資料儲存資料庫；以及透過道路鋪面品質運算模組計算預定時間內所儲存的該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資 料以得到標線變化度、坑洞變化度、車流變化度、及坑洞與標線關係，根據該標線變化度、該坑洞變化度、及該坑洞與標線關係，以下示計算式計算出道路危險值μ _n ：μ _n =|M _n -M _s | * W _M +P _n * W _P * R _MP ，M _n 為標線計算第n日的標線完整度、M _s 為標線計算基準日的標線完整度、W _M 為預設之標線權重值、P _n 為坑洞覆蓋率、W _P 為預設之坑洞權重值、R _MP 為該坑洞與標線關係；藉由該道路危險值μ _n 以及該車流中繼資料，預測修繕道路時機δ。

如前述之監控道路鋪面品質之系統，其中，該修繕時機δ係： ，其中，μ _t 為最大道路危險值、μ _s 為計算起始日(基準日)的道路危險值、μ _n 為計算日(第n日)的道路危險值，F _s 為計算起始日(基準日)的總車流量，F _n 為計算日(第n日)的總車流量，C為每日平均增幅。

如前述之監控道路鋪面品質之系統及方法，其中，該監控攝影模組係包含至少一個監控攝影機。

如前述之監控道路鋪面品質之系統及方法，其中，該中繼資料擷取模組係透過智慧型影像辨識，擷取該道路影像及該車流影像為該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料。

如前述之監控道路鋪面品質之系統及方法，其中，該道路鋪面品質運算模組包含：變化度運算單元，係用於運 算該標線變化度、該坑洞變化度、該車流變化度；關係運算單元，係運算該坑洞與標線關係；以及道路修繕時機預測單元，係計算道路鋪面品質，並預測該修繕時機。

本發明之目的即在於提供一種道路鋪面品質監控之可量化標準，係透過智慧型影像辨識技術，擷取攝影機照射位置道路影像之中繼資料，包含道路標線變化、坑洞變化，並計算變化度間之關係，取得道路之危險值，作為道路是否需進行修繕的標準。

本發明之次一目的係在於透過前述技術取得之道路危險值，並可藉由計算道路危險值與車流變化之關係，推估該路段需進行修繕之時機。

100‧‧‧監控攝影機模組

200‧‧‧中繼資料擷取模組

300‧‧‧中繼資料儲存資料庫

400‧‧‧道路鋪面品質運算模組

210‧‧‧標線中繼資料擷取單元

220‧‧‧坑洞中繼資料擷取單元

230‧‧‧車流中繼資料擷取單元

410‧‧‧變化度運算單元

420‧‧‧關係運算單元

430‧‧‧修繕時程預測單元

S400‧‧‧開始

S401‧‧‧取得道路影像中繼資料

S402‧‧‧計算標線變化度

S403‧‧‧計算坑洞變化度

S404‧‧‧計算坑洞與標線關係係數

S405‧‧‧計算道路危險值

S406‧‧‧計算車流量變化度

S407‧‧‧預測道路修繕時機

請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：第1圖為本發明之監控道路鋪面品質之系統的示意架構圖。

第2圖為本發明之監控道路鋪面品質之方法的示意流程圖。

為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關 係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍，合先敘明。

請參閱第1圖所示，第1圖為本發明之監控道路鋪面品質之系統的示意架構圖，其中包含一監控攝影機模組100、一中繼資料擷取模組200、一中繼資料儲存資料庫300以及一道路鋪面品質運算模組400。監控攝影機模組100將該道路之影像資料傳送至中繼資料擷取模組200，透過智慧型影像辨識技術擷取中繼資料，包含以標線中繼資料擷取單元210擷取標線完整度與標線位置、以坑洞中繼資料擷取單元220擷取坑洞覆蓋度與坑洞位置，以及以車流中繼資料擷取單元230擷取車流量等，以轉換為可供運算之中繼資料，並將各中繼資料儲存至中繼資料儲存資料庫300。道路鋪面品質運算模組400則提取中繼資料儲存資料庫300之中繼資料進行運算，變化度運算單元410以標線完整度計算標線的變化度並以坑洞覆蓋度計算坑洞的變化度，關係運算單元420則以標線位置與坑洞位置計算標線與坑洞之關係係數，修繕時程預測單元430則以標線變化度、坑洞變化度及標線與坑洞之關係係數計算道路危險值，藉此可估算達到最大危險值所需之時間，並以此危險值及車流量計算道路需修繕之時機。

請參閱第2圖所示，第2圖為本發明之道路鋪面品質監控之方法的示意流程圖，其運算之步驟如下：程式開始S400首先向資料庫取得道路影像中繼資料S401，標線完整度資料用以計算標線變化度S402，而坑洞覆蓋度則用以計算坑洞變化度S403，並以標線位置與坑洞位置計算坑洞與 標線關係係數S404，再依照標線變化度、坑洞變化度及坑洞與標線關係係數計算道路危險值S405。本發明再以向資料庫取得道路影像中繼資料S401中之車流中繼資料計算車流量變化度S406，與道路危險值之關係預測道路修繕時機S407。

以一實際案例說明本發明之應用，道路危險值μ _n 可依照下列公式計算：μ _n =|M _n -M _s | * W _M +P _n * W _P * R _MP

其中M _n 為標線計算第n日的標線完整度、M _s 為標線計算基準日的標線完整度、W _M 為預設之標線權重值、P _n 為坑洞覆蓋率、W _P 為預設之坑洞權重值、R _MP 為該坑洞與標線關係，依照實務上之需求可調整為任意日期之完整度。

假設某日(第x日)某攝影機之道路影像透過中繼資料擷取模組取得之各中繼資料如下：基準日之標線完整度M _s 為100%、第x日之標線完整度M _n 為90%、坑洞覆蓋度P _n 為15%、坑洞與標線關係R _MP 為1.15，該路段之標線權重值W _M 為0.4、坑洞權重值W _P 為0.6，經計算可得道路危險值為：μ _x =|0.9-1.0| * 0.4+0.15 * 0.6 * 1.15=0.1435

一個月(第x+30日)後該攝影機之道路影像透過中繼資料擷取模組取得之各中繼資料如下：基準日之標線完整度M _s 為100%、第x+30日之標線完整度M _n 為85%、坑洞覆蓋度P _n 為21%、坑洞與標線關係R _MP 為1.22，該路段之標線權 重值W _M 為0.4、坑洞權重值W _P 為0.6，則道路危險值變更為：μ _x+30=|0.85-1.0| * 0.4+0.21 * 0.6 * 1.22=0.21372

修繕時機δ則可依照下列公式計算：

承前案例，若該攝影機照射路段可接受之最大道路危險值μ _t 為0.5，該路段基準日之總車流量F _s 為882車次，每日平均增幅C為0.2%，連續30日共累積共26,895車次，則修繕時機則可能為：

亦即自計算日(第x+30日)起約至第108日，該路段將可能需要進行道路修繕工作。

達成上述發明目的之監控道路鋪面品質之方法，係透過智慧型影像辨識模組取得標線完整度、坑洞覆蓋度、標線位置、坑洞位置及車流量等中繼資料，藉以計算標線變化度、坑洞變化度、坑洞與標線之關係，取得道路危險值，並參考道路車流量變化度估算道路可能需修繕之時機。本發明相較於現有技術，特徵在於可透過前述之中繼資料進行運算，取得道路危險值並估算道路需修繕時機，各中繼 資料簡略說明如下：

1.標線完整度：標線之功能在於警告、禁制或指示，且標線繪製之位置皆有一定之規範，此即表示標線之完整與清楚極具重要性，而其所在位置亦為重要之交通位置。當路面之標線在經年累用的使用下，出現污損或破壞時，將影響其警告、禁制或指示之功能，亦常伴隨著道路鋪面品質降低之情事。因此本發明主要考量標線之完整度對道路危險狀況進行判讀。

2.坑洞覆蓋度：道路出現坑洞對用路人的安全極具威脅，且亦代表該道路將有養護之需求，然坑洞之大小及散布狀況，對道路整體使用的影響亦不同，故本發明亦將坑洞之覆蓋狀況作為道路危險狀況判讀之參考。

3.標線位置與坑洞位置：道路標線因具有警告、禁制或指示用路人之公用，因此其所在位置即為道路之重要位置，若該位置附近出現坑洞時，則道路標線與鄰近坑洞的相對位置關係，對行車狀況有較顯著之影響，例如當坑洞離標線較近時，用路人需刻意避開坑洞，此時將產生許多潛在之危險因子，包含車輛若緊急減速易造成後方車輛追撞、車輛閃躲時容易打滑等。因此當坑洞距離標線位置越近，其危險因子也將大幅提高。

4.車流量變化：道路鋪面品質的變化與車流輛息息相關，當車流量提高，意味著道路鋪面品質將加速劣化，本發明即透過計算車流量與道路危險值間之關係，進而推估該路段可能須進行修繕的時機。

本發明所提供之道路鋪面品質監控系統及方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明可針對道路鋪面品質計算一道路危險值，此為一可量化之標準。

2.本發明可預先估算道路可能需要修繕之時機，並使道路管理單位預做準備。

上列詳細說明乃針對本發明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發明之專利範圍，凡未脫離本發明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發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

Claims (10)

1. 一種監控道路鋪面品質之系統，其包括：監控攝影模組，係用以取得道路影像及車流影像，並傳送出該等影像；中繼資料擷取模組，係用以接收來自該監控攝影模組的該道路影像及該車流影像，以擷取出標線中繼資料、坑洞中繼資料以及車流中繼資料；以及道路鋪面品質運算模組，係用以計算預定時間內所儲存的該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料，以得到標線變化度、坑洞變化度、車流變化度、及坑洞與標線關係，其中，該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料係分別指：相對於基準日的標線、坑洞以及車流資料，進行計算的一日一攝影機之道路影像透過該中繼資料擷取模組所取得的標線、坑洞以及車流資料，而該標線變化度、該坑洞變化度以及該車流變化度係分別指：基準日的標線、坑洞及車流資料與該標線中繼資料、該坑洞中繼資料及該車流中繼資料之間變化的差異，再藉由該標線變化度、該坑洞變化度、及該坑洞與標線關係，利用下列計算式計算出道路危險值μ _n ：μ _n =|M _n -M _s | * W _M +P _n * W _P * R _MP ，其中，M _n 為標線計算第n日的標線完整度、M _s 為標線計算基準日的標線完整度、W _M 為預設之標線權重值、P _n 為坑洞覆蓋率、W _P 為預設之坑洞權重值、R _MP 為該坑洞與標線關係；藉由該道路危險值μ _n 以及該車流中繼資料，預測修繕道路時機δ。
2. 如申請專利範圍第1項所述之監控道路鋪面品質之系統，其中，該修繕時機δ係：，其中μ _t 為最大道路危險值、μ _s 為計算起始日的道路危險值、μ _n 為計算日的道路危險值，F _s 為計算起始日的總車流量，F _n 為計算日的總車流量，C為每日平均增幅。
3. 如申請專利範圍第1項所述之監控道路鋪面品質之系統，其中，該監控攝影模組係包含至少一個監控攝影機。
4. 如申請專利範圍第1項所述之監控道路鋪面品質之系統，其中，該中繼資料擷取模組係透過智慧型影像辨識，擷取該道路影像及該車流影像為該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料。
5. 如申請專利範圍第1項所述之監控道路鋪面品質之系統，其中，該道路鋪面品質運算模組包含：變化度運算單元，係用於運算該標線變化度、該坑洞變化度、該車流變化度；關係運算單元，係運算該坑洞與標線關係；以及道路修繕時機預測單元，係計算道路鋪面品質，並預測該修繕時機。
6. 如申請專利範圍第1項所述之監控道路鋪面品質之系統，進一步包括：中繼資料儲存資料庫，其儲存該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料。
7. 一種監控道路鋪面品質之方法，其步驟包含：透過監控攝影模組取得道路影像及車流影像，以傳送出該等影像至中繼資料擷取模組；透過該中繼資料擷取模組將該道路影像及該車流影像擷取出標線中繼資料、坑洞中繼資料以及車流中繼資料；透過道路鋪面品質運算模組計算預定時間內所儲存的該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料以得到標線變化度、坑洞變化度、車流變化度、及坑洞與標線關係，其中，該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料係分別指：相對於基準日的標線、坑洞以及車流資料，進行計算的一日一攝影機之道路影像透過該中繼資料擷取模組所取得的標線、坑洞以及車流資料，而該標線變化度、該坑洞變化度以及該車流變化度係分別指：基準日的標線、坑洞及車流資料與該標線中繼資料、該坑洞中繼資料及該車流中繼資料之間變化的差異；以及根據該標線變化度、該坑洞變化度、及該坑洞與標線關係，利用下列計算式計算出道路危險值μ _n ：μ _n =|M _n -M _s | * W _M +P _n * W _P * R _MP ，M _n 為標線計算第n日的標線完整度、M _s 為標線計算基準日的標線完整度、W _M 為預設之標線權重值、P _n 為坑洞覆蓋率、W _P 為預設之坑洞權重值、R _MP 為該坑洞與標線關係；藉由該道路危險值μ _n 以及該車流中繼資料，預測修繕道路時機δ。
8. 如申請專利範圍第7項所述之監控道路鋪面品質之方法，其中，該修繕時機δ係：，其中，μ _t 為最大道路危險值、μ _s 為計算起始日的道路危險值、μ _n 為計算日的道路危險值，F _s 為計算起始日的總車流量，F _n 為計算日的總車流量，C為每日平均增幅。
9. 如申請專利範圍第7項所述之監控道路鋪面品質之方法，其中，該中繼資料擷取模組係透過智慧型影像辨識，擷取該道路影像及該車流影像為該標線中繼資料、該坑洞中繼資料以及該車流中繼資料。
10. 如申請專利範圍第7項所述之監控道路鋪面品質之方法，其中，該道路鋪面品質運算模組包含：用於運算該標線變化度、該坑洞變化度、該車流變化度的變化度運算單元；運算該坑洞與標線關係的關係運算單元；以及計算道路鋪面品質，並預測該修繕時機的道路修繕時機預測單元。