Sisteme de detecție a vehiculelor bazate pe camere video

Tehnologiile non-intruzive sunt cele care nu necesită instalarea directa a senzorului pe sau în suprafaţa carosabilului. Senzorii pentru tehnologiile non-intruzive sunt montati deasupra sau pe ambele parti ale carosabilului. Procesorul video de imagini, radarul cu microunde, senzorii activi şi pasivi cu infraroşu, senzorii cu ultrasunete şi senzorii matriceali acustici pasivi sunt subiecte dezbatute în secţiunile următoare.

Procesorul video de imagine

Camerele video au fost introduse in gestionarea traficului pentru supravegherea soselelor datorita capacitatii lor de a transmite imagini video cu circuit închis la un operator uman pentru interpretare.

Aplicaţiile de gestionare a traficului din ziua de azi utilizeaza procesarea imaginii video pentru a analiza în mod automat scena de interes şi pentru a extrage informaţii de supraveghere a traficului şi de control.

Un sistem cu procesor video de imagine (PVI) este de obicei format din una sau mai multe camere, un computer bazat pe microprocesor pentru digitizarea şi prelucrarea imaginilor si software-ul pentru interpretarea imaginilor şi conversia acestora în fluxul de date de trafic.

Principii de operare

Sistemele cu procesor de imagine video detecteaza autovehiculele prin analizarea imaginilor dintr-o scena de trafic pentru a determina schimbările între cadre succesive. Algoritmii de procesare a imaginii care analizează imagini alb-negru examineaza variaţia de niveluri de gri în grupuri de pixeli continute în cadrele video.

Algoritmii sunt conceputi pentru a elimina variaţiile de nivel gri din imaginea de fundal cauzate de condiţiile meteorologice, umbre şi artefacte de zi sau de noapte şi să păstreze obiecte identificate ca automobile, camioane, motociclete si biciclete. Parametrii fluxului de trafic sunt calculati prin analizarea de cadre succesive video. Culorile imaginii pot fi, de asemenea, exploatate pentru a obţine fluxul de trafic de date.

Au fost dezvoltate trei clase de sisteme VIP: tripline, în buclă închisă de urmărire şi de date de urmarire asociate. Sistemele tripline opereaza permiţând utilizatorului să definească un număr limitat de zone de detectare în campul de vizualizare al camerei video. Atunci când un vehicul traversează una dintre aceste zone, este identificat observând schimbările în pixeli cauzate de vehicul în raport cu carosabilul în absenţa unui vehicul.

Analizele bazate de suprafaţă si cele bazate pe grila sunt utilizate pentru a detecta vehiculele din VIP-uri tripline. Apropierea bazata pe suprafaţă identifică caracteristici marginale, în timp ce analiza bazata pe grila clasifică pătrate pe o grilă fixă care conţine vehicule în mişcare, vehicule oprite sau lipsa unor vehicule. Sistemele tripline estimeaza viteza vehiculului prin măsurarea timpului de care un vehicul identificat are nevoie pentru a parcurge o zona de detectare de lungime cunoscuta.

Viteza este identificata impartind lungimea la timpul in care vehiculul a parcurs distanta respectiva. Apariţia apropierilor cu PVI de urmărire a fost facilitată de microprocesoarele cu randament mare si de costul scazut al acestora. Sistemele de urmărire in buclă închisă sunt o extensie a sistemelor tripline care permit detectarea unui vehicul de-a lungul unei secţiuni de carosabil mai mare.

Sistemele cu buclă închisă urmaresc vehiculele continuu prin raza de vedere al camerei. Detecţii multiple ale vehiculului de-a lungul unei zone sunt utilizate pentru a valida detectarea. Odata validat, vehiculul este numărat şi viteza sa este actualizata prin algoritmul de urmărire. Aceste sisteme de urmărire pot oferi date suplimentare pentru fluxul de trafic, cum ar fi mişcările autovehiculului de pe o banda de mers pe alta.

Prin urmare, acestea au potenţialul de a transmite informaţii la panourile cu informatii rutiere şi la radiouri pentru a alerta conducătorii auto să nu aiba un comportament care poate duce la un incident rutier. Sistemele de urmărire cu asociere de date identifica şi urmăriesc un anumit vehicul sau grupuri de vehicule care trec prin raza de vedere a camerei.

Calculatorul identifică vehiculele prin căutarea unor zone de pixeli conectate unic. Aceste domenii sunt apoi urmărite cadru-cu-cadru pentru a produce datele de urmărire pentru vehiculul sau grupul de vehicule selectat. Marcajele care identifică obiectele sunt bazate pe pante şi morfologie.

Marcajele bazate pe pante utilizeaza margini, în timp ce marcajele morfologice utilizeaza combinaţii de caracteristici si dimensiuni, care sunt recunoscute ca aparţinând unor vehicule cunoscute sau grupuri de vehicule.

În viitor, urmarirea datele asociate poate oferi informatii despre călătorie in timp real, informaţii despre punctul de plecare - punctul de destinaţie prin identificarea şi urmărirea vehiculelor, deoarece acestea trec de la o raza de actiune a unei camere de vedere la raza de actiune a altei camere video.

Figura 16 prezintă două exemple de procesoare video de imagine care folosesc apropierea tripline.

Fig.16 Autoscope 2004 VideoTrak-900

Procesarea semnalului

Formatarea imaginii şi extragerea datelor imaginii de date sunt realizate cu firmware-ul care permite algoritmilor sa ruleze in timp real. Hardware-ul care digitalizeaza imaginile video este de obicei implementat pe un singur card formatat într-o arhitectură de calculator personal.

Odată ce datele sunt digitalizate şi stocate de computerul care formateaza, caracteristicile spatiale si temporale sunt extrase din vehiculele în fiecare zona de depistare cu o serie de algoritmi de procesare a imaginii.

În conceptul ilustrat în Figura 17, un proces de detectare stabileşte unul sau mai multe praguri care limitează şi separă datele transmise la restul de algoritmi. Nu este de dorit să se limiteze drastic numărul de vehicule potenţiale în timpul detectarii, pentru ca odată ce datele sunt eliminate ele nu mai pot fi recuperate.