WO2010054417A1 - Verfahren zur detektion des anhaltevorgangs von fahrzeugen - Google Patents

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WO2010054417A1
WO2010054417A1 PCT/AT2009/000432 AT2009000432W WO2010054417A1 WO 2010054417 A1 WO2010054417 A1 WO 2010054417A1 AT 2009000432 W AT2009000432 W AT 2009000432W WO 2010054417 A1 WO2010054417 A1 WO 2010054417A1
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vehicle
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passage
vehicles
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PCT/AT2009/000432
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Dieter Schmidradler
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Smartspector Artificial Perception Engineering Gmbh
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    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30236—Traffic on road, railway or crossing

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting the stopping of vehicles.
  • the invention relates to a device for detecting the stopping of vehicles, comprising a camera which cyclically detects images of passing vehicles obliquely to the direction of travel from an angle of view, as well as an evaluation unit which takes over these images.
  • Holding Bid Compliance with the Holding Bid is an essential basis for avoiding accidents and dangerous situations in traffic.
  • the specification of the holding bid is usually either static, e.g. by means of a stop table and a stop line or time-dependent, e.g. by means of a traffic light state "red".
  • Automated methods are based on known methods of speed measurement (typically radar, laser), wherein the undershooting of a measured minimum speed is rated as "stopping".
  • imaging measurement methods which recognize vehicles by means of known methods of image sequence analysis as foreground objects and derived movement trajectories from these foreground objects.
  • image sequence analysis For the automatic evaluation of the traffic flow today also imaging measurement methods are used, which recognize vehicles by means of known methods of image sequence analysis as foreground objects and derived movement trajectories from these foreground objects.
  • shadowing by neighboring Vehicles Through changing light and shadow conditions, shadowing by neighboring Vehicles, adverse weather conditions and ambiguities in the image often result in such imaging measuring methods to significant losses in measurement accuracy and tracking errors.
  • the process must be documented on the basis of at least one suitable camera and the vehicle registration number (hereinafter referred to as "number plate") of the vehicle must be recorded.
  • Another known system avoids the technical disadvantages of tracking general vehicle contours described above by using evaluation results of a license plate reading to carry out a passage recognition on the basis of a cycle-related localization and the tracking of the license plate over the entire observation area (WO 2007107875A2).
  • the said system is based on stereoscopic measuring methods and requires appropriate calibration procedures and sufficiently rigid mechanical couplings between at least two cameras.
  • a predominant part of today's known camera systems for the automatic reading of license plates is only used to determine the identity of vehicles based on their license plate.
  • both foreign-triggered systems which receive a control signal for image acquisition and / or evaluation of an external detector (eg camera in speed monitoring), and free-running, cyclic measuring camera systems that automatically recognize a passage using known methods of image processing and thus ensure that only one passenger message with the evaluation result of the license plate reading is generated for a passage of a vehicle.
  • This object is achieved by a method mentioned above in that according to the invention, a camera from an angle obliquely to the direction of cyclic captured images of passing vehicles, an evaluation takes over these images, this evaluation unit in the images structural elements that are the number plate associated, within observes the position of at least one uniquely located structural element of the license plate in the image of a defined observation area and detects the stopping of the vehicle on the basis of the presence of accumulation values of the at least one structural element at at least one position in the observation area in successive measurement cycles.
  • the evaluation unit is set up to segment structural elements belonging to the license plate into the images, furthermore within a defined observation area across cycles the position of at least one uniquely located structural element of the license plate in the image and to detect the stopping of the vehicle on the basis of the presence of accumulation values of the at least one structural element at at least one position in the observation area in successive measuring cycles.
  • the viewing area can either cover the entire field of view of the camera or as a partial area, e.g. be defined by a trigger line or as part of a trigger line, by a circumscribing rectangle or by a polygon within the field of view of the camera.
  • images are recorded with a suitably selected cycle duration and not the general vehicle contours, but precisely those unique structural elements of the registration mark are tracked, which makes possible a precise and clearly traceable determination of the vehicle position.
  • the developed method is characterized in that in a obliquely to the optical axis of the camera passing vehicle with registration marks by a vanishing difference segmented elements of the plate over two or more cycles, the stopping of a vehicle is determined beyond doubt.
  • a non-stop can be determined beyond doubt if the position of the segmented elements has shifted noticeably with each measurement cycle.
  • results are made anonymous by making found marks in the result image hidden or made anonymous (eg unrecognizable);
  • a spatial position of the license plate position is determined from known real dimensions of structural elements of the license plate and known optical imaging ratios of the camera, wherein in particular an average speed of two different measurement cycles of a passage is determined by the change of the determined spatial position with respect to the time difference of the two Measuring cycles is set; It may be advantageous if a cycle-resolved speed curve is calculated by calculating the average speeds successive measuring cycles is determined;
  • the evaluation unit for documenting the temporal course of motion for individual vehicle passages generates a time-coded overlay image, wherein in particular the time-coded overlay image, an intensity or color-coded time axis is generated with the recording times, and wherein after complete passage based on the actual number of measuring cycles, a dynamic spread the intensity assignment of the time-coded sub-picture image is made in order to achieve a high-contrast representation;
  • the evaluation unit for documenting the temporal course of motion for individual vehicle passages for displaying a clustering each generates a summation image in which prior to the first detection of a new vehicle, the entire image area is initialized with the value 0 and with each measurement cycle those pixels of the summation image increments, in the in the current measuring cycle is not disappearing segmentation result, wherein in particular after complete passage on the basis of the actually occurring maximum accumulation values, a dynamic spread of the intensity assignment of the overlay image is made in order to achieve a high-contrast representation;
  • the passage is treated in relation to at least one external signal, it being possible for the time characteristic of the external signal to be assigned via a time diagram to the pictorial passport documentation;
  • FIG. 1a shows an example of a measuring arrangement in a perspective view
  • FIG. 1b shows an example of the measuring arrangement in a view from above
  • FIG. 2 shows an example of the cross-cycle tracking of unique ones
  • FIGS. 3a-3d show different velocity profiles in relation to image acquisition and analysis
  • FIG. 4 compares the real license plate geometry with the distorted license plate image.
  • FIGS. 5a-5f make different based on a simple segmentation result
  • FIGS. 6a-6d show the visualization possibilities on a real example
  • FIGS. 7a-7d show the visualization of movement processes including the stopping process with reference to two examples.
  • Figures 8a-8b show an implementation example for the consideration of an external state for the temporal evaluation of a passage situation.
  • FIG. 1 shows an example of an advantageous sensor arrangement in two views: a camera (1) detects the vehicle front, including license plate (3) within a defined measuring range (4), from a passing vehicle (2). These images are processed by an evaluation unit (5) integrated in the camera or connected to the camera.
  • FIG. 2 shows the detection of a characteristic (3) at discrete measurement times (9). Precisely because of the uniqueness of the mark as a whole, it is possible to determine trajectories (10) for suitably selected contour features of the registration mark very precisely over the entire observation period.
  • the velocity component is calculated normal to the optical axis
  • V q (t n) h I dpjxel ⁇ pjxel I (t n -t n .i).
  • the symbol height can either be known a priori or can be derived from geometrical conditions at the location (for example nominal measurement distance of a mark to a defined trigger line).
  • FIGS. 3a-3d show possible real speed profiles v (t) (12) and detections of a passage, as well as discrete-time determined velocities normal to the optical axis v q (t n ) (13). While FIGS. 3 a, 3 b and 3 c show a measurement with a sufficient sampling rate, in FIG. 3 d a sampling rate that is too low is set, which in the assumed case leads to a misdetection of the measuring system.
  • the measuring system detects a steadily reducing velocity v q (t n ), which corresponds to a monotonous decrease in speed qualitatively with the real speed decrease.
  • v q (t n ) is thus a correct lower bound for the real mean passage velocity in the time interval [t n , t n . ⁇ ⁇ .
  • a stop of the vehicle apparently does not take place throughout the passage.
  • the measuring system correctly interprets a vehicle passage without stopping.
  • the vehicle stops, the vehicle / license plate is located at an identical position at the sampling times t 2 and t 3 , so that the stopping of the vehicle can be determined correctly on the basis of the speed component v q (t 3 ).
  • the structural elements of the plate Due to the matching position of the vehicle at successive sampling times, the structural elements of the plate also occur repeatedly on successive measuring cycles at a constant image position.
  • the standstill of the vehicle is thus synonymous with the occurrence of a characteristic maximum of the frequency distribution of the structural elements of the plate at the holding position in the picture.
  • An accumulation value assigned to the structure element at a specific image position thus characterizes the stopping of the vehicle, the accumulation value corresponding to the number of measurement cycles in which the vehicle stops.
  • Figure 3c shows an example of a passage in which the path difference between successive measuring cycles is so small that the measuring system detects a stop of the vehicle Thresholds for the positional tolerance of a stationary object due to the spatial quantization and possible vibrations at the measuring location, as well as due to the selected sampling rate, a lower limit speed v % m ⁇ n can be specified, from which a stopping process can be detected despite not disappearing speed.
  • the speed v (f) of a vehicle is at least a time-continuous physical quantity with a correspondingly limited positive and negative rate of change.
  • a time interval [f SfO p, t stop + i] can be defined within which an acceleration from standstill at time t stop results in only a minimal position shift In any case, the measuring system would still be interpreted as a "standstill".
  • FIG. 3d shows a case example of a sampling rate that is too low. After the sampling cycle at time t 2 , the vehicle reduces its speed to a stop and accelerates before the next sampling at time t 3 . It can be seen from the timing diagram that the measuring system erroneously detects a violation in this situation.
  • the velocity component v (t) along the optical axis can be determined by determining the change in distance between camera and license plate in addition to a velocity component normal to the optical axis . If we first consider distortions and location-dependent aberrations of the optics, we can use the height of the symbol in the image area, hp Xe ⁇ t), (11), and a subsuming global optical correction factor k opt to determine a time-dependent distance d (t) between the camera and characteristics are calculated:
  • V ⁇ (t n ) k O pf (H / hp iX ⁇ 1 (t n ) -H / hpi X ⁇ 1 (t n . 1 ))
  • a position C (t n ) (17) of the code can be obtained from the object coordinate system (u'.v'.w 1 ) are converted by means of coordinate transformation into a time-independent camera coordinate system:
  • Vehicle characteristic the average passage speed can be derived: v m ⁇ t m , t k )
  • the velocity vector results directly from the positional shifts of the characteristic position C (t) on which the evaluation is based.
  • a quasicontinuous velocity profile for the entire process can be determined on the basis of the considerations previously made with regard to the required sampling rate and mass inertia Derive observation area.
  • the location of the license plate position in the camera coordinate system now also opens up the possibility of establishing a spatial context for further vehicle front object areas, in particular in conjunction with the speed vector detectable across the cycle. This also means that other vehicle features on the front of the vehicle are interpreted spatially, and thus dimensions of the vehicle can be determined.
  • FIG. 5a defines an image coordinate system to illustrate advantageous visualization techniques.
  • FIG. 4b shows a segmented symbol in the image coordinate system at different acquisition times.
  • FIG. 5d shows the principle of a time-coded representation.
  • all pixels of the result image are initialized with O.
  • the intensity values n + ⁇ are assigned to all segmented pixels in the result image. This makes it possible to present the sequence of movement based on the segmentation result in a temporal context. For zones of lower passage speed, segmentation results of the same structural element are close to each other, so that the intensity changes rapidly over the location in the result image. At standstill, the segmentation results of the same structural element are substantially congruent, the intensity profile changes abruptly.
  • the time profile can be determined on the basis of the actually occurring intensity values l.sub.Org (x, y), ie on the basis of the number of measurement cycles for the passage, via a suitable assignment rule within the representable intensity range (17 ) in the result image / res (x, y).
  • the well-known principle of false-color representation can subsequently be applied to the result image l res .
  • FIG. 5e shows a representation in frequency-coded form. If the symbols overlap at a correspondingly low passage speed, such an overlay image gives a particularly clear impression of speed changes and stopping.
  • the entire result image is initialized with O values before the start of detection. Subsequently, in each measurement cycle, all pixels are incremented to currently segmented regions in the result image. In particular, in those pictures, therefore, those panel positions in which the vehicle has been stopped are clearly highlighted.
  • the frequency-coded image according to FIG. 5f can be assigned on the basis of the actually occurring accumulation values l or g (x, y) via a suitable assignment rule within the representable intensity range in the result image / res (x > y).
  • the well-known principle of false-color representation can subsequently be applied to the result image l res . Since the time-coded visualization as coding of the trajectories, and the frequency coding with the clear emphasis of stationary segmentation areas provides essential impressions for a subjective interpretation, a combined application of different visualization techniques is particularly advantageous.
  • FIG. 6a-6d show a combined visualization of photorealistic representation and the proposed overlay images on a real example.
  • FIG. 6a shows a frequency coding with non-overlapping segmentation regions.
  • a legend (18) represents the relation between frequency p (x, y) and intensity value or false color.
  • FIG. 6b shows the same segmentation regions in time-coded representation.
  • the time information is assigned to the image in a legend (19).
  • Figure 6c shows an overall picture illustrating some of the particular advantages of the present invention:
  • a text box (20) relevant data for the passage is documented.
  • a photorealistic image (21) with the insertion of the defined trigger line (22) establishes a clear relationship between the position of the mark and the position of a real stop line.
  • a color mapping table (24) shows the association between intensity values and representation in image areas (21) and (23).
  • the overlay images (25) and (26) are highlighted in the real composition image.
  • FIG. 6d shows an inverse representation of the overall image of FIG. 6c that is more suitable for printing.
  • Figures 7a-7d show two passages where the vehicle stops within the observation area.
  • FIGS. 7a and 7b show the same passage in normal and inverse representation, wherein the vehicle stops exactly once in the measuring range (27).
  • a further advantage of the invention according to FIGS. 7c and 7d is also that both the method and the image material derivable therefrom allow a direct interpretation of multiple speed changes and stopping processes (28) as well as a determination of time-dependent directions of travel.
  • the measuring system is to have a time-dependent holding requirement, e.g. At controlled intersections, the signal indicative of the hold in the measurement range can be scanned either optically by means of another camera or by means of a photodetector, or electrically within the signal system, and correlated with observed passages. If there is currently no hold bid, detected passages can be ignored while those passages detected during the upright hold bid are documented.
  • the timing of the stop signal provided can be compared directly with the time coding of the license plate. This way results for the viewer again, in a single picture, a clear local-temporal reference for the assessment of a transgression.
  • Figures 8a and 8b show the compilation of the vehicle passage in the context of an external signal by way of example.
  • a rectangle (29) the photo-realistic image (21) is set in a clear temporal relation to the passage.
  • the crossing of the stop line can be set and documented in relation to the time at which the holding request occurs.
  • the detailed passport documentation together with the provision of a speed profile can in particular also be used to determine whether a vehicle driver has committed the transgression with constant, ascending or descending speed. This is a very important indicator of whether road users have not or too late perceived the holding requirement due to distraction, or whether a breach of the Holding Bid was deliberately committed.
  • the proposed measuring system is to function, for example, as the data source of a dynamic traffic control, it may be advantageous not to forward individual detections, but to interpret a plurality of passages together. Accordingly, it may be useful, for example, to generate a traffic jam message only if a repeated stop of passing vehicles was detected within a predetermined observation period.
  • the measurement result can be displayed, for example, in the text area (20) of the result image or output as a separate result message.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Anhaltevorgangs von Fahrzeugen, wobei erfindungsgemaβ eine Kamera aus einem Blickwinkel schrag zur Fahrtrichtung zyklisch Bilder vo passierenden Fahrzeugen erfasst, eine Auswerteeinheit diese Bilder ϋbemimmt, diese Auswerteeinheit in den Bildern Strukturelemente, die dem Kennzeichen zugehόrig sind, segmentiert, innerhalb eines definierten Beobachtungsbereiches zyklusϋbergreifend die Position von mindestens einem eindeutig lokalisierten Strukturelement der Kennzeichentafel im BiId beobachtet und anhand des Vorliegens von Haufungswerten des zumindest einen Strukturelements an zumindest einer Position in dem Beobachtungsbereich in aufeinanderfolgenden Messzyklen das Anhalten des Fahrzeuges detektiert.

Description

Verfahren zur Detektion des Anhaltevorgangs von Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion des Anhaltevorgangs von Fahrzeugen.
Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Detektion des Anhaltevorgangs von Fahrzeugen, umfassend eine Kamera, welche aus einem Blickwinkel schräg zur Fahrtrichtung zyklisch Bilder von passierenden Fahrzeugen erfasst, sowie eine Auswerteeinheit, welche diese Bilder übernimmt.
Die Einhaltung des Haltegebots ist eine maßgebliche Grundlage zur Vermeidung von Unfällen und gefährlichen Situationen im Straßenverkehr. Die Vorgabe des Haltegebots erfolgt üblicherweise entweder statisch z.B. mittels Stopp-Tafel und einer Haltelinie oder zeitabhängig z.B. mittels eines Ampelzustands „Rot".
Die Überprüfung des ordnungsgemäßen Anhaltens erfolgt heute vorwiegend manuell, also durch Beobachtung und subjektive Interpretation durch autorisierte Sicherheitsbedienstete Personen.
Weiters stellen statistische Untersuchungen über das Passageverhalten an besonders gefährlichen Kreuzungsbereichen einen wichtigen Baustein für die Analyse von Gefährdungspotenzialen dar. Derartige Analysen werden derzeit nur stichprobenartig und üblicherweise durch Aufzeichnung und weitestgehend manuelle Auswertung von Videosequenzen vorgenommen.
Auch abseits von Kreuzungen und Haltegeboten ist die Erkennung von vorübergehendem Anhalten von Fahrzeugen zum Beispiel in staugefährdeten Zonen hilfreich. Mit der Detektion des Vorliegens von „Stop&Go-Verkehr" kann ein wertvoller Parameter zur Beurteilung des Verkehrsgeschehens zum Beispiel für eine dynamische Verkehrssteuerung zur Verfügung gestellt werden.
Automatisierte Verfahren beruhen auf bekannten Verfahren der Geschwindigkeitsmessung (typisch Radar, Laser), wobei die Unterschreitung einer gemessenen Mindestgeschwindigkeit als „Anhalten" bewertet wird.
Zur automatischen Bewertung des Verkehrsflusses kommen heute auch bildgebende Messverfahren zum Einsatz, die mittels bekannter Verfahren der Bildfolgeanalyse Fahrzeuge als Vordergrundobjekte erkennen und Bewegungstrajektorien aus diesen Vordergrundobjekten ableiten. Durch wechselnde Licht- und Schattenverhältnisse, Abschattungen durch benachbarte Fahrzeuge, widrige Witterungsbedingungen und Mehrdeutigkeiten im Bild kommt es bei solchen bildgebenden Messverfahren oftmals zu maßgeblichen Einbußen in der Messgenauigkeit sowie zu Tracking-Fehlern. Soll eine automatisch detektierte Übertretung auch geahndet werden, so muss anhand von mindestens einer geeigneten Kamera der Vorgang dokumentiert und das Kraftfahrzeugkennzeichen (in weiterer Folge kurz „Kennzeichen") des Fahrzeuges aufgezeichnet werden.
Ein weiteres bekanntes System vermeidet die zuvor beschriebenen technischen Nachteile der Verfolgung allgemeiner Fahrzeugkonturen, indem Auswerteergebnisse einer Kennzeichenlesung dazu genutzt werden, anhand einer zyklusbezogenen Lokalisierung und der Verfolgung des Zulassungskennzeichens über den gesamten Beobachtungsbereich eine Passageerkennung vorzunehmen (WO 2007107875A2). Das genannte System basiert auf stereoskopischen Messverfahren und erfordert entsprechende Kalibriervorgänge und hinreichend starre mechanische Kopplungen zwischen mindestens zwei Kameras.
Ein überwiegender Teil heute bekannter Kamerasysteme zur automatischen Lesung von Kennzeichen wird lediglich dazu verwendet, die Identität von Fahrzeugen anhand ihres Kennzeichens festzustellen. Dabei sind sowohl fremdgetriggerte Systeme, die ein Steuersignal zur Bildaufnahme und/oder -auswertung von einem externen Detektor erhalten (z.B. Kamera bei Geschwindigkeitsüberwachung), als auch freilaufende, zyklisch messende Kamerasysteme, die mittels bekannter Verfahren der Bildverarbeitung selbständig eine Passage erkennen und damit sicherstellen, dass für eine Passage eines Fahrzeuges nur eine Passagemeldung mit dem Auswerteergebnis der Kennzeichenlesung generiert wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfache und kompakte Überwachung bzw. Feststellung des Anhaltens bzw. Nicht-Anhaltens eines Fahrzeuges innerhalb eines definierten Beobachtungsbereiches zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einem eingangs erwähnten Verfahren dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß eine Kamera aus einem Blickwinkel schräg zur Fahrtrichtung zyklisch Bilder von passierenden Fahrzeugen erfasst, eine Auswerteeinheit diese Bilder übernimmt, diese Auswerteeinheit in den Bildern Strukturelemente, die dem Kennzeichen zugehörig sind, segmentiert, innerhalb eines definierten Beobachtungsbereiches zyklusübergreifend die Position von mindestens einem eindeutig lokalisierten Strukturelement der Kennzeichentafel im Bild beobachtet und anhand des Vorliegens von Häufungswerten des zumindest einen Strukturelements an zumindest einer Position in dem Beobachtungsbereich in aufeinanderfolgenden Messzyklen das Anhalten des Fahrzeuges detektiert. Weiters wird diese Aufgabe mit einer eingangs erwähnten Vorrichtung gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, in den Bildern Strukturelemente, die dem Kennzeichen zugehörig sind, zu segmentieren, weiters innerhalb eines definierten Beobachtungsbereiches zyklusübergreifend die Position von mindestens einem eindeutig lokalisierten Strukturelement der Kennzeichentafel im Bild zu beobachten und anhand des Vorliegens von Häufungswerten des zumindest einen Strukturelements an zumindest einer Position in dem Beobachtungsbereich in aufeinanderfolgenden Messzyklen das Anhalten des Fahrzeuges zu delektieren.
Der Beobachtungsbereich kann entweder das gesamte Blickfeld der Kamera umfassen oder als Teilbereich, z.B. durch eine Triggerlinie oder als Teilbereich einer Triggerlinie, durch ein umschreibendes Rechteck oder durch einen Polygonzug innerhalb des Blickfeldes der Kamera definiert sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden mit einer geeignet gewählten Zyklusdauer Bilder erfasst und dabei nicht allgemeine Fahrzeugkonturen, sondern genau jene eindeutigen Strukturelemente des Zulassungskennzeichens verfolgt, die eine präzise und eindeutig nachvollziehbare Bestimmung der Fahrzeugposition möglich macht.
Das entwickelte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem schräg zur optischen Achse der Kamera passierenden Fahrzeug mit Zulassungskennzeichen durch einen verschwindenden Weg unterschied segmentierter Elemente des Kennzeichens über zwei oder mehrere Zyklen das Anhalten eines Fahrzeuges zweifelsfrei festgestellt wird. Umgekehrt kann bei geeigneter Wahl der Mess- und Auswerteparameter aufgrund der Massenträgheit realer Fahrzeuge ein Nicht-Anhalten dann zweifelsfrei festgestellt werden, wenn sich die Position der segmentierten Elemente mit jedem Messzyklus merklich verschoben hat.
Im Gegensatz zu den bekannten Vorgehensweisen und Messverfahren besteht mit der hier dargestellten Erfindung die Möglichkeit, unter Berücksichtigung der Massenträgheit realer Fahrzeuge anhand der ausschließlichen Lokalisierung und Verfolgung geeigneter Strukturelemente des Kennzeichens als eindeutiges Lokalisierungsmerkmal auch ohne besondere Kalibriermaßnahmen an einem Messstandort das Anhalten bzw. das Nicht-Anhalten eines Fahrzeuges als eindeutige Zustandsänderung im zeitlichen Verlauf automatisch und visuell nachvollziehbar festzustellen und Passagen ohne Anhalten in einer als Beweismittel geeigneten Form zu dokumentieren. Das neuartige Verfahren zur Anhaltedetektion hebt sich in Bezug auf die Eindeutigkeit in der Unterscheidung zwischen Anhalten und Nicht-Anhalten, in der besonderen Kompaktheit des Lösungsansatzes, der auf dem Einsatz einer einzigen Kamera beruht, und schließlich auch durch die vorgeschlagene Visualisierungstechnik von Passagen in einem einzigen Ergebnisbild von bisher bekannten Messverfahren zur Bestimmung des Anhaltens von Kraftfahrzeugen deutlich vom bekannten Stand der Technik ab. Anhand der Erfindung besteht zudem auch die Möglichkeit, selbst ohne aufwändige Kalibriervorgänge unmittelbare, qualitative sowie auch quantitative Aussagen über Bewegungsabläufe im Beobachtungsbereich abzuleiten. Detaillierte Bewegungsabläufe, wie z.B. das Zurückschieben von Fahrzeugen oder aber auch das Passieren eines Fahrzeuges in einer falschen Richtung, können automatisch bewertet und dargestellt werden.
Weiterer Vorteile der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen, insbesondere ist es von Vorteil, wenn beispielsweise:
• das Nicht-Anhalten erkannt wird, wenn nach vollständiger Passage des definierten Beobachtungsbereiches zu keinem Zeitpunkt ein Anhalten detektiert wurde;
• nur die Passage anhaltender Fahrzeuge oder aber nur die Passage nicht-anhaltender Fahrzeuge dokumentiert wird;
• zu jeder dokumentierten Passage ein Bild mit Textinformation, einem repräsentativen Bild und mehreren verkleinerten Indexbildern generiert wird;
• zu jeder Passage eine Text-Nachricht mit Angabe des Detektionsergebnisses generiert wird;
• Ergebnisse anonymisiert werden, indem gefundene Kennzeichen im Ergebnisbild ausgeblendet bzw. anonymisiert (z.B. unkenntlich) gemacht werden;
• aus bekannten realen Dimensionen von Strukturelementen des Kennzeichens und bekannten optischen Abbildungsverhältnissen der Kamera eine räumliche Lage der Kennzeichenposition ermittelt wird, wobei insbesondere eine durchschnittliche Geschwindigkeit aus zwei verschiedenen Messzyklen einer Passage ermittelt wird, indem die Änderung der ermittelten räumlichen Lage in Bezug zur Zeitdifferenz der beiden Messzyklen gesetzt wird; von Vorteil kann es dabei sein, wenn ein zyklusaufgelöster Geschwindigkeitsverlauf durch Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeiten aufeinanderfolgender Messzyklen ermittelt wird;
• die Auswerteeinheit zur Dokumentation des zeitlichen Bewegungsablaufes für einzelne Fahrzeugpassagen jeweils ein zeitkodiertes Überlagerungsbild erzeugt, wobei insbesondere zum zeitkodierten Überlagerungsbild eine intensitäts- bzw. farbkodierte Zeitachse mit den Aufnahmezeitpunkten erzeugt wird, und wobei nach vollständiger Passage auf Basis der tatsächlichen Anzahl von Messzyklen eine dynamische Spreizung der Intensitätszuordnung des zeitkodierten Überlagerungsbildes vorgenommen wird, um eine möglichst kontrastreiche Darstellung zu erzielen;
• die Auswerteeinheit zur Dokumentation des zeitlichen Bewegungsablaufes für einzelne Fahrzeugpassagen zur Darstellung einer Häufungsverteilung jeweils ein Summenbild erzeugt, bei dem vor der Erstdetektion eines neuen Fahrzeuges der gesamte Bildbereich mit dem Wert 0 initialisiert wird und mit jedem Messzyklus jene Bildpunkte des Summenbildes inkrementiert, in dem ein im aktuellen Messzyklus nicht verschwindendes Segmentierungsergebnis vorliegt, wobei insbesondere nach vollständiger Passage auf Basis der tatsächlich auftretenden maximalen Häufungswerte eine dynamische Spreizung der Intensitätszuordnung des Überlagerungsbildes vorgenommen wird, um eine möglichst kontrastreiche Darstellung zu erzielen;
• eine automatische Lesung des detektierten Zulassungskennzeichens vorgenommen wird;
• die Passage in Relation zu mindestens einem externen Signal behandelt wird, wobei vorgesehen sein kann, dass der Zeitverlauf des externen Signals über ein Zeitdiagramm der bildhaften Passagedokumentation zugeordnet wird;
• eine über einzelne Passagen hinausgehende statistische Beurteilung der Verkehrssituation vorgenommen wird;
• durch Invertierung des Ergebnisbildes eine bei Drucksetzung ressourcenschonendere bzw. besser lesbare bildhafte Dokumentation einer Passage ermöglicht wird;
• anhand der räumlichen Zuordnung des Kennzeichens auch übrige Konturmerkmale an der Fahrzeugfront räumlich zugeordnet werden;
• durch Extrapolation des Bewegungs- und Geschwindigkeitsverlaufes auch eine räumliche Bewertung übriger Konturmerkmale des Fahrzeuges vorgenommen wird; • anhand der räumlich ermittelten Konturmerkmale des Fahrzeuges die Abmessungen des Fahrzeuges ermittelt werden;
• anhand der räumlich ermittelten Konturmerkmale des Fahrzeuges eine Klassifizierung des Fahrzeuges vorgenommen wird.
Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher dargestellt:
Figur 1a zeigt ein Beispiel für eine Messanordnung in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 1b zeigt ein Beispiel für die Messanordnung in einer Ansicht von oben,
Figur 2 zeigt ein Beispiel für die zyklusübergreifende Verfolgung eindeutiger
Konturmerkmale,
Figuren 3a-3d zeigen verschiedene Geschwindigkeitsprofile in Relation zur Bilderfassung und - analyse,
Figur 4 stellt die reale Kennzeichengeometrie dem verzerrten Kennzeichenbild gegenüber,
Figuren 5a-5f stellen anhand eines einfachen Segmentierungsergebnisses verschiedene
Möglichkeiten zur Visualisierung von Auswerteergebnissen des Messsystems dar,
Figuren 6a-6d zeigen die Visualisierungsmöglichkeiten an einem realen Beispiel,
Figuren 7a-7d zeigen die Visualisierung von Bewegungsabläufen samt Anhaltevorgang anhand zweier Beispiele, und
Figuren 8a-8b zeigen ein Realisierungsbeispiel für die Berücksichtigung eines externen Zustandes für die zeitliche Bewertung einer Passagesituation.
Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine vorteilhafte Sensoranordnung in zwei Ansichten: eine Kamera (1 ) erfasst von einem passierenden Fahrzeug (2) die Fahrzeugfront einschließlich Kennzeichen (3) innerhalb eines definierten Messbereichs (4). Diese Bilder werden von einer in die Kamera integrierten oder an die Kamera angeschlossenen Auswerteeinheit (5) verarbeitet.
Durch die Wahl der Blickrichtung (6) der Kamera relativ zur Fahrtrichtung (7) in einem geeigneten nominalen Winkel (8) wird sichergestellt, dass die Bewegung des Fahrzeuges auch zu einer Änderung der Lage, und aufgrund der geänderten Entfernung auch zu einer Änderung der Größe des Kennzeichens im aufgezeichneten Bild führt. Um einen geeigneten Messwinkel zu erzielen, kann die Kamera z.B. auch oberhalb der Fahrspur angeordnet werden. Verändert sich die Lage des Kennzeichens über zwei oder mehrere Messzyklen nicht, so hat das Fahrzeug im Messbereich zweifellos angehalten. Figur 2 zeigt die Detektion eines Kennzeichens (3) zu diskreten Messzeitpunkten (9). Genau aufgrund der Eindeutigkeit des Kennzeichens als Ganzes besteht die Möglichkeit, Trajektorien (10) für geeignet gewählte Konturmerkmale des Zulassungskennzeichens über den gesamten Beobachtungszeitraum sehr genau zu bestimmen.
Für das erfindungsgegenständliche Verfahren, dessen Aufgabe in der sicheren Unterscheidung zwischen Anhalten und Nicht-Anhalten besteht, genügt bereits die Feststellung, dass an jedem aufeinanderfolgenden Messzyklus eine eindeutige Änderung der beobachteten Kennzeichentafelposition vorliegt.
Umgekehrt genügt die Erkennung der Kennzeichentafel an einer gleichbleibenden Position an zwei aufeinanderfolgenden Messzyklen, um das Anhalten eines Fahrzeuges zweifelsfrei zu erkennen.
Zur Auslegung des Systems ist es wichtig, die der Auswertung zugrundeliegende Wegdifferenz im erfassten Bild der realen Passagesituation gegenüberzustellen. Unter Weglassung der räumlichen Geschwindigkeitskomponente und der Neigung der Buchstabenhöhe gegen die optische Achse der Kamera lässt sich bei einer bekannten realen Symbolhöhe H nach (11) sehr einfach eine untere Schranke für die Durchschnittsgeschwindigkeit zwischen zwei aufeinander folgenden Messzyklen ermitteln: Mit
Figure imgf000009_0001
errechnet sich die Geschwindigkeitskomponente normal zur optischen Achse zu
Vq(tn) = dpjxelΗ I h pjxel I (tn-tn.i).
Die Symbolhöhe kann dabei entweder a priori bekannt sein, oder aber aus geometrischen Verhältnissen am Standort (z.B. nominale Messdistanz eines Kennzeichens zu einer definierten Triggerlinie) abgeleitet werden.
Die Figuren 3a - 3d zeigen mögliche reale Geschwindigkeitsverläufe v(t) (12) und Detektionen einer Passage, sowie zeitdiskret ermittelte Geschwindigkeiten normal zur optischen Achse vq(tn) (13). Während Figur 3a, 3b und 3c eine Messung mit hinreichender Abtastrate zeigen, ist in Figur 3d eine zu geringe Abtastrate angesetzt, die im angenommenen Fall zu einer Fehldetektion des Messsystems führt.
In Figur 3a detektiert das Messsystem während des Detektionszeitraumes eine sich stetig reduzierende Geschwindigkeit vq(tn), die monotone Geschwindigkeitsabnahme korrespondiert qualitativ mit der realen Geschwindigkeitsabnahme. vq(tn) ist somit eine korrekte untere Schranke für die reale mittlere Passagegeschwindigkeit im Zeitintervall [tn, tn.ϊ\. Ein Anhalten des Fahrzeuges findet offenbar im gesamten Passageverlauf nicht statt. Das Messsystem interpretiert dem entsprechend korrekt eine Fahrzeugpassage ohne Anhalten.
In Figur 3b hält das Fahrzeug an, das Fahrzeug/Kennzeichen befindet sich zu den Abtastzeitpunkten t2 und t3 an einer identen Position, sodass anhand der Geschwindigkeitskomponente vq(t3) das Anhalten des Fahrzeuges korrekt festgestellt werden kann. Durch die übereinstimmende Position des Fahrzeuges an aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten treten auch die Strukturelemente des Kennzeichens an aufeinanderfolgenden Messzyklen an einer gleichbleibenden Bildposition wiederholt auf. Der Stillstand des Fahrzeuges ist damit gleichbedeutend mit dem Auftreten von einem charakteristischen Maximum der Häufigkeitsverteilung der Strukturelemente des Kennzeichens an der Halteposition im Bild. Ein dem Strukturelement zugeordneter Häufungswert an einer bestimmten Bildposition kennzeichnet somit das Anhalten des Fahrzeuges, wobei der Häufungswert mit der Anzahl der Messzyklen, an denen das Anhalten des Fahrzeuges vorliegt, korrespondiert.
Das sehr langsame Passieren des Beobachtungsbereiches ohne tatsächliches Anhalten kann durchaus als „sicheres Fahrverhalten" toleriert werden. Figur 3c zeigt ein Beispiel für eine Passage, bei der der Wegunterschied zwischen aufeinanderfolgenden Messzyklen so gering ist, dass das Messsystem ein Anhalten des Fahrzeuges detektiert. Mit vorgegebenen Schwellwerten für die Lagetoleranz eines stillstehenden Objektes aufgrund der Ortsquantisierung und möglicher Vibrationen am Messstandort, sowie aufgrund der gewählten Abtastrate lässt sich eine untere Grenzgeschwindigkeit v%m\n angeben, ab der ein Anhaltevorgang trotz nicht verschwindender Geschwindigkeit detektiert werden kann. Bei vorgegebenen optischen Abbildungsverhältnissen, vorgegebener Perspektive und vorgegebenen Schwellwerten kann somit eine untere Grenzgeschwindigkeit v%mm definiert werden. Diese lässt auf die höchste zulässige Abtastrate schließen, damit Fahrzeuge, die sich mit einer stets höheren Geschwindigkeitskomponente vqιmin durch den Messbereich bewegen, sicher als „Nicht-Anhaltend" bewertet werden.
Zur Bemessung der unteren Schranke für die Abtastrate muss für das Messsystem andererseits jedenfalls ausgeschlossen werden, dass eine tatsächlich stattgefundene Anhaltung im Beobachtungsbereich nicht erkannt, und vom Messsystem fälschlich eine Übertretung des Haltegebotes angezeigt wird.
Es sei v{t) die reale, zeitabhängige Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges. Nach dem
2. Newtonschen Gesetz ist die Beschleunigung a{t) als erste Ableitung der Geschwindigkeit a(t)=dv(t) I dt eines Körpers nicht verschwindender Masse m aufgrund einer endlichen Krafteinwirkung Fmax(t) begrenzt: a(t)=Fmβx(t) / m
Aufgrund dieser Endlichkeit ist die Geschwindigkeit v(f) eines Fahrzeuges eine jedenfalls zeitkontinuierliche physikalische Größe mit entsprechend limitierter positiver wie negativer Änderungsrate.
Anhand real bewegter Massen, begrenzter Reibungsbeiwerte zwischen Fahrbahnoberfläche und Antriebsrädern, realer Antriebsaggregate und Antriebsstränge lässt sich ein Zeitintervall [fSfOp, tstop+i] definieren, innerhalb dessen eine Beschleunigung aus dem Stillstand zum Zeitpunkt tstop eine nur minimale Positionsverschiebung, die vom Messsystem jedenfalls noch als „Stillstand" interpretiert würde, zur Folge haben kann.
Ein so gefundenes Zeitintervall ist ein wichtiges Auslegungskriterium für die erforderliche Zeitauflösung des erfindungsgegenständlichen Messsystems. Figur 3d zeigt dazu ein Fallbeispiel einer zu niedrig gewählten Abtastrate. Nach dem Abtastzyklus zum Zeitpunkt t2 verringert das Fahrzeug seine Geschwindigkeit bis zum Stillstand und beschleunigt noch vor der nächsten Abtastung zum Zeitpunkt t3. Aus dem Zeitdiagramm ist ersichtlich, dass das Messsystem in dieser Situation fälschlicherweise eine Übertretung detektiert.
Sofern reale Dimensionen von segmentierten Strukturen des Kennzeichens bekannt sind, beispielsweise die Höhe H einzelner Symbole, lässt sich bei bekannten Abbildungsverhältnissen neben einer Geschwindigkeitskomponente normal zur optischen Achse auch die Geschwindigkeitskomponente v(t) entlang der optischen Achse durch Ermittlung der Entfernungsänderung zwischen Kamera und Kennzeichen ermitteln. Sieht man zunächst von Verzerrungen und ortsabhängigen Abbildungsfehlern der Optik ab, so kann anhand der Höhe des Symbols im Bildbereich, hpXe{t), (11), und anhand eines subsummierenden globalen optischen Korrekturfaktors kopt eine zeitabhängige Distanz d(t) zwischen Kamera und Kennzeichen berechnet werden:
Figure imgf000011_0001
Somit lässt sich eine Geschwindigkeitskomponente v(tn) parallel zur optischen Achse berechnen: Vι(tn)=kOpf(H/hpiXθι(tn)-H/hpiXθι(tn.1))
Die resultierende Durchschnittsgeschwindigkeit im Zeitintervall [tn,tn-i] beträgt somit approximativ
Figure imgf000012_0001
Um Quantisierungsfehler hintan zu halten, ist es sinnvoll, die Geschwindigkeitsauswertung jeweils auf solche Zeitintervalle zu beziehen, bei denen die Verschiebung cfp/xe, im Bild oberhalb eines geeignet gewählten Schwellwertes liegt.
Um höheren Genauigkeitsansprüchen zu genügen, ist es zudem vorteilhaft, auch die perspektivisch bedingten Verzerrungen zu berücksichtigen. Dazu ist es gemäß Figur 4 sinnvoll, für die Ränder eines Kennzeichens Ausgleichsgeraden (14) im Bild zu ermitteln. Unter Annahme eines ebenen Kennzeichens mit bekannten Abmessungen (15) und (16) lässt sich für das Kennzeichen ein räumliches Objekt-Koordinatensystem (u',v',w') definieren, wobei die Lage der u'- und v'-Achse aus den Ausgleichsgeraden hervorgeht, während die Ebenennormale w' aus dem so gegebenen Achsenpaar ebenso ermittelt werden kann, wie richtungsbezogene Verkürzungsfaktoren für die so festgelegten Raumrichtungen. Anhand dieser Verkürzungsfaktoren kann die reale Entfernung des Kennzeichens aufgrund der Breite und Höhe im Bild und somit auch die Lage des Objektkoordinatensystem in Bezug mit einem zeitinvarianten Kamerakoordinatensystem gesetzt werden.
Demnach besteht mit der Erfindung auch die Möglichkeit, reale Geschwindigkeitsverläufe (12) sowie Durchschnittsgeschwindigkeiten auch unter Berücksichtigung perspektivischer Verzerrungen zu ermitteln: eine Position C(tn) (17) des Kennzeichens kann aus dem Objekt-Koordinatensystem (u'.v'.w1) mittels Koordinatentransformation in ein zeitunabhängiges Kamerakoordinatensystem übergeführt werden:
Figure imgf000012_0002
Wird zu zwei Aufnahmezeitpunkten t|< und tm die räumliche Distanz
dc(tm,tk)^{{u"cm-u"cι<)2Hv"Cm-V'CkrH w"Cm-w"ckf) zwischen unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten ermittelt, ist somit aus dem ebenen Abbild eines
Fahrzeugkennzeichens die mittlere Passagegeschwindigkeit ableitbar: vm{tm,tk)
^aVg{tm,tk)=dc(tm,tk) I (tm-tk)
Dabei ergibt sich der Geschwindigkeitsvektor unmittelbar aus den der Auswertung zugrundeliegenden Lageverschiebungen der Kennzeichenposition C(t).
Wird diese Geschwindigkeit beispielsweise für hinreichend viele, geeignet gewählte Messzyklen errechnet, so lässt sich aufgrund der zuvor angestellten Überlegungen hinsichtlich erforderlicher Abtastrate und Massenträgheit ein quasikontinuierliches Geschwindigkeitsprofil für den gesamten Beobachtungsbereich ableiten.
Die Verortung der Kennzeichenposition im Kamerakoordinatensystem eröffnet nun auch die Möglichkeit, einen räumlichen Kontext für weitere Objektbereiche der Fahrzeugfront herzustellen, dies insbesondere in Verbindung mit dem zyklusübergreifend feststellbaren Geschwindigkeitsvektor. Dies bedeutet in weiterer Folge auch, dass auch übrige Fahrzeugmerkmale an der Fahrzeugfront räumlich interpretiert, und damit Abmessungen des Fahrzeuges ermittelt werden können.
Eine wichtige Konsequenz daraus ist die Möglichkeit, das Messsystem gleichzeitig auch zur geometrischen Vermessung passierender Fahrzeuge und in weiterer Folge zur Klassifizierung von Fahrzeugen heranzuziehen.
Anhand realistischer Annahmen für Geschwindigkeitsverlauf und räumlicher Zuordnung auf Basis des Bewegungsablaufes an der Fahrzeugfront können bei geeigneter Auslegung des Kamerasystems auch verbleibende Fahrzeugbereiche räumlich interpretiert werden, sodass auf diesem Wege z.B. auch eine Bewertung der Fahrzeuglänge sowie der Bauhöhe im hinteren Bereich des Fahrzeuges möglich wird.
Mit Zugrundelegung des Kennzeichens als Bewertungskriterium für den Bewegungszustand eines Fahrzeuges ergeben sich auch besonders vorteilhafte Visualisierungsmöglichkeiten. Da sich Symbole auf Kennzeichentafeln in definierter Weise mit Hintergrundbereichen abwechseln, können Überlagerungsbilder erzeugt werden, in denen ein auch für das menschliche Auge klar nachvollziehbarer Bewegungsablauf in einem einzigen Ergebnisbild dargestellt werden kann. So kann durch ein Überlagerungsbild aus der zeitabhängigen Helligkeits- oder Farbkodierung unterschiedlicher Aufnahmezeitpunkte der Bewegungsablauf veranschaulicht werden.
Figur 5a definiert zur Veranschaulichung vorteilhafter Visualisierungstechniken ein Bildkoordinatensystem. Figur 4b zeigt im Bildkoordinatensystem ein segmentiertes Symbol zu unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten.
Durch Überlagerung der Segmentierungsergebnisse in einem Ergebnisbild gemäß Figur 5c kann die Vereinigungsmenge der Symbole über den Beobachtungszeitraum dargestellt werden. Aus dieser Darstellung geht jedoch weder der Zeitpunkt noch die Häufigkeitsverteilung der zugrundeliegenden Segmentierungsergebnisse hervor.
Figur 5d zeigt das Prinzip einer zeitkodierten Darstellung. Bei dieser werden vor Detektionsbeginn alle Bildpunkte des Ergebnisbildes mit O initialisiert. Mit jedem Detektionszyklus zu den Zeitpunkten t„ werden im Ergebnisbild allen segmentierten Bildpunkten die Intensitätswerte n+λ zugeordnet. Damit besteht die Möglichkeit, den Bewegungsablauf anhand des Segmentierungsergebnisses im zeitlichen Kontext darzustellen. Bei Zonen niedrigerer Passagegeschwindigkeit liegen Segmentierungsergebnisse desselben Strukturelements knapp beieinander, es verändert sich damit die Intensität über den Ort im Ergebnisbild rasch. Bei Stillstand sind die Segmentierungsergebnisse desselben Strukturelements im Wesentlichen deckungsgleich, der Intensitätsverlauf ändert sich sprunghaft.
Um eine möglichst kontrastreiche Darstellung zu erzielen, kann gemäß Figur 5f der Zeitverlauf auf Basis der real vorkommenden Intensitätswerte lOrg(x,y), also auf Basis der Anzahl der Messzyklen für die Passage, über eine geeignete Zuordnungsvorschrift innerhalb des darstellbaren Intensitätsbereiches (17) im Ergebnisbild /res(x,y) zugewiesen werden. Zur weiteren Verbesserung der Lesbarkeit kann auf das Ergebnisbild lres in weiterer Folge auch das bekannte Prinzip der Falschfarbendarstellung angewendet werden.
Figur 5e zeigt eine Darstellung in häufigkeitskodierter Form. Sofern sich die Symbole bei entsprechend geringer Passagegeschwindigkeit überlappen, vermittelt ein solches Überlagerungsbild einen besonders deutlichen Eindruck über Geschwindigkeitsänderungen und Anhalten. Auch bei dieser Darstellungsform wird das gesamte Ergebnisbild vor Detektionsbeginn mit O-Werten initialisiert. In weiterer Folge werden in jedem Messzyklus alle Bildpunkte zu aktuell segmentierten Bereichen im Ergebnisbild inkrementiert. Insbesondere werden in solchen Bildern somit jene Tafelpositionen klar hervorgehoben, an denen eine Anhaltung des Fahrzeuges stattgefunden hat.
Um eine möglichst kontrastreiche Darstellung zu erzielen, kann das häufigkeitskodierte Bild gemäß Figur 5f auf Basis der real vorkommenden Häufungswerte lorg(x,y) über eine geeignete Zuordnungsvorschrift innerhalb des darstellbaren Intensitätsbereiches im Ergebnisbild /res(x>y) zugewiesen werden. Zur weiteren Verbesserung der Lesbarkeit kann auf das Ergebnisbild lres in weiterer Folge auch das bekannte Prinzip der Falschfarbendarstellung angewendet werden. Da die zeitkodierte Visualisierung als Kodierung der Trajektorien, und die Häufigkeitskodierung mit der deutlichen Hervorhebung unbewegter Segmentierungsbereiche wesentliche Eindrücke für eine subjektive Interpretation liefert, ist eine kombinierte Anwendung verschiedener Visualisierungstechniken besonders vorteilhaft.
Die Figuren 6a-6d zeigen eine kombinierte Visualisierung von fotorealistischer Darstellung und den vorgeschlagenen Überlagerungsbildern an einem Realbeispiel. In Figur 6a ist eine Häufigkeitskodierung mit nicht überlappenden Segmentierungsbereichen dargestellt. Eine Legende (18) stellt den Bezug zwischen Häufigkeit p(x,y) und Intensitätswert bzw. Falschfarbe dar.
Figur 6b zeigt dieselben Segmentierungsbereiche in zeitkodierter Darstellung. Die Zeitinformation wird dabei in einer Legende (19) dem Bild zugeordnet.
Figur 6c zeigt ein Gesamtbild, das einige besondere Vorzüge der vorliegenden Erfindung veranschaulicht: In einem Textfeld (20) sind relevante Daten zur Passage dokumentiert. Ein fotorealistisches Bild (21) mit Einblendung der definierten Triggerlinie (22) stellt einen eindeutigen Bezug zwischen der Lage des Kennzeichens und der Lage einer realen Haltelinie her. Zusätzlich kann in verkleinerten Indexbildern (23) der Passagevorgang mit Zeitinformationen fotorealistisch wiedergegeben werden. Eine Farbzuordnungstabelle (24) zeigt die Zuordnung zwischen Intensitätswerten und Repräsentation in den Bildbereichen (21) und (23). Im Gegensatz zu den Figuren 6a und 6b sind die Überlagerungsbilder (25) und (26) im realen Zusammenstellungsbild dunkel hinterlegt. Alternativ zur Normaldarstellung zeigt Figur 6d eine für Drucklegung besser geeignete inverse Darstellung des Gesamtbildes von Figur 6c.
Die Figuren 7a-7d zeigen zwei Passagen, bei denen das Fahrzeug innerhalb des Beobachtungsbereiches anhält. Figuren 7a und 7b zeigen dieselbe Passage in normaler und inverser Darstellung, wobei das Fahrzeug im Messbereich genau einmal anhält (27). Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht gemäß Figur 7c und 7d auch darin, dass sowohl das Verfahren als auch das daraus ableitbare Bildmaterial eine unmittelbare Interpretation von mehrfachen Geschwindigkeitsänderungen und Anhalte-Vorgängen (28) sowie eine Ermittlung auch zeitabhängiger Fahrtrichtungen erlauben.
Haltegebote sind in vielen Fällen nicht zeitunabhängig. Soll dem Messsystem ein zeitabhängiges Haltegebot, z.B. an geregelten Kreuzungen zugrunde gelegt werden, so kann das Signal, das das Haltegebot im Messbereich anzeigt, entweder optisch mittels einer weiteren Kamera oder mittels eines Fotodetektors oder aber elektrisch innerhalb der Signalanlage abgetastet und mit beobachteten Passagen in Beziehung gebracht werden. Liegt aktuell kein Haltegebot vor, so können detektierte Passagen ignoriert werden, während jene Passagen, die während des aufrechten Haltegebotes detektiert werden, dokumentiert werden.
Dazu kann der zeitliche Ablauf des bereitgestellten Haltesignals direkt der Zeitkodierung der Kennzeichentafel gegenübergestellt werden. Auf diese Weise ergibt sich für den Betrachter wiederum in einem einzigen Bild ein klarer örtlich-zeitlicher Bezug für die Beurteilung einer Übertretung.
Figuren 8a und 8b zeigen die Zusammenstellung der Fahrzeugpassage im Kontext mit einem externen Signal an einem Beispiel. Durch ein Rechteck (29) wird das fotorealistische Bild (21) in einen eindeutigen zeitlichen Bezug zum Passageverlauf gesetzt. Durch Eintragung des Schaltzustandes des Rot-Signals (30) kann das Überfahren der Haltelinie in Bezug auf den Zeitpunkt des Eintretens des Haltegebotes gesetzt und dokumentiert werden.
Durch die ausführliche Passagedokumentation samt Bereitstellung eines Geschwindigkeitsprofils kann insbesondere auch ermittelt werden, ob ein Fahrzeuglenker die Übertretung mit konstanter, aufsteigender oder absteigender Geschwindigkeit begangen hat. Es ist dies ein sehr wesentlicher Indikator dafür, ob Verkehrsteilnehmer wegen Ablenkung das Haltegebot nicht oder zu spät wahrgenommen haben, oder ob eine Übertretung des Haltegebots bewusst begangen wurde.
Für viele Anwendungen ist es wichtig, dass Bildmaterial und Messergebnisse in geeigneter Weise anonymisiert werden. Da das Messprinzip auf der Lokalisierung des Zulassungskennzeichens beruht, besteht die Möglichkeit, im fotorealistischen Bild das Kennzeichen (3) zu verschlüsseln, durch neutrale Platzhalter zu ersetzen oder gänzlich auszublenden. In entsprechender Weise kann bei der Erzeugung der Überlagerungsbilder ein Platzhalter definiert werden, der statt der ursprünglichen Segmentierungsbereiche bei der Generierung der Überlagerungsbilder eingesetzt wird.
Soll das vorgeschlagene Messsystem zum Beispiel als Datenquelle einer dynamischen Verkehrssteuerung fungieren, kann es vorteilhaft sein, nicht individuelle Detektionen weiterzuleiten, sondern eine Mehrzahl von Passagen zusammenfassend zu interpretieren. Dem entsprechend kann es beispielsweise sinnvoll sein, eine Stau-Meldung erst dann zu generieren, wenn innerhalb eines vorgegebenen Beobachtungszeitraumes ein wiederholtes Anhalten passierender Fahrzeuge erkannt wurde.
Mit der Tatsache, dass die Lokalisierung von Strukturelementen des Kennzeichens eine wesentliche Grundlage der Messtechnik bildet, ist es naheliegend, das Detektionssystem mit Funktionalität zur automatischen Kennzeichenlesung auszustatten. Das Messergebnis kann beispielsweise im Textbereich (20) des Ergebnisbildes eingeblendet werden oder aber als eigene Ergebnisnachricht ausgegeben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Detektion des Anhaltevorgangs von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kamera aus einem Blickwinkel schräg zur Fahrtrichtung zyklisch Bilder von passierenden Fahrzeugen erfasst, eine Auswerteeinheit diese Bilder übernimmt, diese Auswerteeinheit in den Bildern Strukturelemente, die dem Kennzeichen zugehörig sind, segmentiert, innerhalb eines definierten Beobachtungsbereiches zyklusübergreifend die Position von mindestens einem eindeutig lokalisierten Strukturelement der Kennzeichentafel im Bild beobachtet und anhand des Vorliegens von Häufungswerten des zumindest einen Strukturelements an zumindest einer Position in dem Beobachtungsbereich in aufeinanderfolgenden Messzyklen das Anhalten des Fahrzeuges detektiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Nicht-Anhalten erkannt wird, wenn nach vollständiger Passage des definierten Beobachtungsbereiches zu keinem Zeitpunkt ein Anhalten detektiert wurde.
3. Verfahren nach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Passage anhaltender Fahrzeuge oder aber nur die Passage nicht-anhaltender Fahrzeuge dokumentiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder dokumentierten Passage ein Bild mit Textinformation, einem repräsentativen Bild und mehreren verkleinerten Indexbildern generiert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Passage eine Text-Nachricht mit Angabe des Detektionsergebnisses generiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ergebnisbilder anonymisiert werden, indem gefundene Kennzeichen im Ergebnisbild ausgeblendet bzw. unkenntlich gemacht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus bekannten realen Dimensionen von Strukturelementen des Kennzeichens und bekannten optischen Abbildungsverhältnissen der Kamera eine räumliche Lage der Kennzeichenposition ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Geschwindigkeit aus zwei verschiedenen Messzyklen einer Passage ermittelt wird, indem die Änderung der ermittelten räumlichen Lage in Bezug zur Zeitdifferenz der beiden Messzyklen gesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zyklusaufgelöster Geschwindigkeitsverlauf durch Berechnung der Durchschnittsgeschwindigkeiten aufeinanderfolgender Messzyklen ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zur Dokumentation des zeitlichen Bewegungsablaufes für einzelne Fahrzeugpassagen jeweils ein zeitkodiertes Überlagerungsbild erzeugt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum zeitkodierten Überlagerungsbild eine intensitäts- bzw farbkodierte Zeitachse mit den Aufnahmezeitpunkten erzeugt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass nach vollständiger Passage auf Basis der tatsächlichen Anzahl von Messzyklen eine dynamische Spreizung der Intensitätszuordnung des zeitkodierten Überlagerungsbildes vorgenommen wird, um eine möglichst kontrastreiche Darstellung zu erzielen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit zur Dokumentation des zeitlichen Bewegungsablaufes für einzelne Fahrzeugpassagen zur Darstellung einer Häufungsverteilung jeweils ein Summenbild erzeugt, bei dem vor der Erstdetektion eines neuen Fahrzeuges der gesamte Bildbereich mit dem Wert 0 initialisiert wird und mit jedem Messzyklus jene Bildpunkte des Summenbildes inkrementiert, in dem ein im aktuellen Messzyklus nicht verschwindendes Segmentierungsergebnis vorliegt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach vollständiger Passage auf Basis der tatsächlich auftretenden maximalen Häufungswerte eine dynamische Spreizung der Intensitätszuordnung des Überlagerungsbildes vorgenommen wird, um eine möglichst kontrastreiche Darstellung zu erzielen.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auch eine automatische Lesung des detektierten Zulassungskennzeichens vorgenommen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Passage in Relation zu mindestens einem externen Signal behandelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverlauf des externen Signals über ein Zeitdiagramm der bildhaften Passagedokumentation zugeordnet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine über einzelne Passagen hinausgehende statistische Beurteilung der Verkehrssituation vorgenommen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass durch Invertierung des Ergebnisbildes eine bei Drucksetzung ressourcenschonendere bzw. besser lesbare bildhafte Dokumentation einer Passage ermöglicht wird.
20. Verfahren nach 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass anhand er räumlichen Zuordnung des Kennzeichens auch übrige Konturmerkmale an der Fahrzeugfront räumlich zugeordnet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass durch Extrapolation des Bewegungs- und Geschwindigkeitsverlaufes auch eine räumliche Bewertung übriger Konturmerkmale des Fahrzeuges vorgenommen wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass anhand der räumlich ermittelten Konturmerkmale des Fahrzeuges die Abmessungen des Fahrzeuges ermittelt werden.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der räumlich ermittelten Konturmerkmale des Fahrzeuges eine Klassifizierung des Fahrzeuges vorgenommen wird.
24. Vorrichtung zur Detektion des Anhaltevorgangs von Fahrzeugen, umfassend eine Kamera, welche aus einem Blickwinkel schräg zur Fahrtrichtung zyklisch Bilder von passierenden Fahrzeugen erfasst, sowie eine Auswerteeinheit, welche diese Bilder übernimmt, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, in den Bildern Strukturelemente, die dem Kennzeichen zugehörig sind, zu segmentieren, weiters innerhalb eines definierten Bedbachtungsbereiches zyklusübergreifend die Position von mindestens einem eindeutig lokalisierten Strukturelement der Kennzeichentafel im Bild zu beobachten und anhand des Vorliegens von Häufungswerten des zumindest einen Strukturelements an zumindest einer Position in dem Beobachtungsbereich in aufeinanderfolgenden Messzyklen das Anhalten des Fahrzeuges zu detektieren.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 23 eingerichtet ist.
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