DE19640938A1 - Arrangement and method for monitoring traffic areas - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zur Überwachung von Verkehrsflächen sowie einem Verfahren zur Überwachung von Verkehrsflächen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.The invention is based on an arrangement for monitoring of traffic areas and a method for monitoring of traffic areas according to the genre of the independent Claim.
Aus der DE 41 28 312 ist ein Verfahren zum Erkennen von Fahrzeugbewegungen und Verkehrsdichten in Verkehrsüberwachungsanlagen bekannt. Für die Erfassung der Verkehrsdaten werden in diesem bekannten Verfahren Videokameras eingesetzt. Die für die Verkehrserfassung von Fahrzeugen benutzten Informationen beruhen auf Grauwertänderungen in aufeinanderfolgenden Videobildern. Es werden die Informationen einer einzelnen Videokamera oder auch einer Gruppe von Kameras, aber unabhängig voneinander, ausgewertet. Dieses bekannte Verfahren weist Nachteile bei der sicheren Detektion von Objekten auf. Problematisch ist die Tatsache, daß auch nicht verkehrsrelevante Grauwertänderungen in Bildern vorkommen, wie z. B. Fahrzeugschatten, bewegte Baumschatten, Spiegelungen auf regennasser Fahrbahn, Wolkenschatten usw. Diese Effekte verursachen zum Teil sehr große Meßfehler, so daß die derzeit existierenden videobasierten Verkehrserfassungsgeräte nicht der Meßgüte für die "Technischen Lieferbedingungen für Streckenstationen" (TLS) der Bundesanstalt für Straßenwesen genügen.DE 41 28 312 describes a method for recognizing Vehicle movements and traffic densities in Traffic monitoring systems known. For the capture of the Traffic data is in this known method Video cameras used. The for the traffic registration of Information used on vehicles is based on Gray value changes in successive video images. It will the information of a single video camera or also a group of cameras, but independently of each other, evaluated. This known method has disadvantages the reliable detection of objects. Is problematic the fact that also not relevant to traffic Gray value changes occur in images, such as B. Vehicle shadows, moving tree shadows, reflections rain-wet road, cloud shadows, etc. These effects cause very large measurement errors, so that the currently existing video-based Traffic detection devices are not of good quality for the "Technical delivery conditions for route stations" (TLS) the Federal Highway Research Institute are sufficient.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß für die Auswertung des Bildinhalts die parallel aufgenommenen Videobilder zweier Kameras zur Verfügung stehen, die in einem festen Abstand voneinander an der Verkehrsfläche installiert sind. Durch die Auswertung der Bildinformation von überlappenden Bildausschnitten zweier Kameras ist eine wesentlich robustere Verkehrsmessung möglich. Insbesondere lassen sich Grauwertänderungen des beobachteten Querschnitts oder beobachteten Meßfläche durch Anwendung stereoskopischer Bildauswerteverfahren auf deren physikalische Ursache hin zurückführen. Es kann bei der Verwendung zweier Kameras mit überlappenden Bildausschnitten unterschieden werden, ob Grauwertänderungen auf einer Fläche in der beobachteten dreidimensionalen Szene auf Objekte oberhalb der Fläche oder auf virtuelle Objekte in der Fläche wie Schatten oder virtuelle Objekte unter der Fläche wie Spiegelungen zurückzuführen sind.The arrangement according to the invention with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that for the evaluation of the image content the parallel recorded video images from two cameras are available stand at a fixed distance from each other on the Traffic area are installed. By evaluating the Image information from overlapping image sections of two Cameras is a much more robust traffic measurement possible. In particular, gray value changes of the observed cross-section or observed measuring area Application of stereoscopic image evaluation methods to their trace back to the physical cause. It can with the Use of two cameras with overlapping image sections a distinction is made as to whether gray value changes on a surface in the observed three-dimensional scene on objects above the surface or on virtual objects in the surface like shadows or virtual objects under the surface like Reflections are due.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der in unabhängigen Anspruch angegeben Anordnung möglich.By the measures listed in the subclaims an advantageous further education and improvement in independent claim specified arrangement possible.
Vorteilhafterweise werden die beiden notwendigen Kameras oberhalb der zu beobachtenden Verkehrsfläche installiert. In einer weiteren vorteilhaften Anordnung ist es auch möglich, die Kameras seitlich von der Verkehrsfläche zu positionieren. Für die Überwachung von größeren Verkehrsflächen sind jeweils Paare von Videokameras notwendig, die jeweils einen Ausschnitt überwachen.The two cameras required are advantageous installed above the traffic area to be observed. In a further advantageous arrangement it is also possible the cameras to the side of the traffic area position. For monitoring larger ones Traffic areas are pairs of video cameras necessary, each monitoring a section.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat den Vorteil, daß Fahrzeuge wesentlich sicherer detektiert werden können und von Störeffekten wie Spiegelungen und Schatten besser zu trennen sind, wenn in einer Recheneinheit die Bildinhalte zweier Kameras, die denselben Bildausschnitt beobachten, ausgewertet werden.The inventive method with the characteristic Features of the independent claim has the advantage that Vehicles can be detected much more reliably and from interfering effects such as reflections and shadows are separate if the image contents in a computing unit two cameras watching the same image section be evaluated.
Bei entsprechender Rechenleistung kann die Recheneinheit auch die Bildinformationen mehrerer Kamerapaare auswerten.With the appropriate computing power, the computing unit can also evaluate the image information of several camera pairs.
Vorteilhafterweise werden die Ergebnisse an eine zentrale Leitstelle weitergegeben, die aktiv in das Verkehrsgeschehen eingreifen kann.The results are advantageously sent to a central Control center passed on actively in traffic can intervene.
Durch die mit größerer Genauigkeit erfaßten Verkehrsdaten ist über die Leitstelle eine Beeinflussung des Verkehrs über Linienbeeinflussungsanlagen, über Lichtanlagen oder Warnhinweise möglich.Through the traffic data recorded with greater accuracy is influencing traffic via the control center Line influencing systems, via lighting systems or Warning notices possible.
Vorteilhafterweise werden die Daten als Basis für Verkehrsinformationen die direkt über Funk an die Verkehrsteilnehmer herausgegeben werden, verwendet.The data are advantageously used as the basis for Traffic information sent directly to the Road users are used.
Es ist auch möglich, die Daten zu kurz- oder langfristigen Verkehrsanalysen zu verwenden.It is also possible to have the data short or long term Use traffic analysis.
Die gewonnenen Daten können auch vorteilhaft zur Detektion von Verkehrsverstößen und deren Dokumentation eingesetzt werden.The data obtained can also advantageously be used for detection of traffic violations and their documentation will.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung hier erläutert. Es zeigt Fig. 1 das Blockbild eines videobasierten Verkehrserfassungsgeräts, Abb. 2 den Einsatz über einer Verkehrsfläche und Abb. 3 die Verkehrsfläche mit den überlappenden Bildausschnitten.An embodiment of the invention is shown in the drawings and explained in the following description here. It shows Fig. 1 is a block diagram of a video-based traffic detection apparatus, Fig. 2 use over a traffic area, and Fig. 3, the traffic area with the overlapped image sections.
Abb. 1 zeigt eine Anordnung zur videobasierten Verkehrserfassung. Die Anordnung besteht aus zwei Videokameras 1 einer Einheit 3 zur Bilddigitalisierung und Zwischenspeicherung, sowie einem Auswerterechner 4 für die Bildauswertung. Die Bildaufnehmer 1 müssen zur Anwendung stereoskopischer Verfahren synchronisiert werden. Dies erfolgt über die Leitung 2 zwischen den beiden Kameras 1. Bei Bedarf kann an der Recheneinheit 4 eine Kommunikationsschnittstelle 5 zur Verbindung mit einer zentralen Recheneinheit 11 vorgesehen werden. Fig. 1 shows an arrangement for video-based traffic detection. The arrangement consists of two video cameras 1, a unit 3 for image digitization and intermediate storage, and an evaluation computer 4 for image evaluation. The image recorders 1 must be synchronized in order to use stereoscopic methods. This is done via line 2 between the two cameras 1 . If required, a communication interface 5 can be provided on the computing unit 4 for connection to a central computing unit 11 .
Die erfindungsgemäße Anordnung wird nach Fig. 2 oberhalb der Verkehrsfläche montiert. In Fig. 2 wird eine zweispurige Fahrbahn 8 überwacht. Die beiden Kameras sind an einer Brücke 6 montiert und überdecken mit ihrem Erfassungsbereich eine gemeinsame Fläche, in der eine Verkehrsauswertung, in Form einer Erfassung von Fahrzeugen, durchgeführt werden kann. Ziel ist die Erkennung und Vermessung von Fahrzeugen 9, die sich auf der Verkehrsfläche 8 bewegen. Der Auswerterechner 7 mit der Einheit zur Bilddigitalisierung und Zwischenspeicherung wird in der Nähe der Kamera 1 untergebracht. In Fig. 3 wird noch mal der überlappende Bildausschnitt 10 der beiden Kameras 1 dargestellt. Nur innerhalb des Bildausschnitts 10 können Objekte erfaßt werden. Szenenbereiche, die nur von einer Kamera erfaßt werden, lassen sich nicht auswerten. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen die beiden Videokameras die Bilder zeitgleich aufnehmen. Solche zeitgleich und überlappend aufgenommenen Bilder bilden die Grundlage für die stereoskopische Erfassung des Verkehrsgeschehens. Der erste Verarbeitungsschritt nach der analogen Bildaufnahme besteht in der Digitalisierung der beiden zeitgleichen Bilder. Soweit nicht spezielle, elektronische Kameras mit eigener Digitalisierung verwendet werden, wird diese Aufgabe von einer Digitalisierungseinheit vorgenommen. Dem Digitalisierungsschritt können sich weitere Bildverarbeitungsaufgaben wie Filterung und Unterabtastung zur Datenreduktion anschließen. Die eigentliche Bildauswertung erfolgt in einer Recheneinheit 7. Dort werden durch Anwendung von Algorithmen, wie sie z. B. aus "Three-Dimension Computer vision-A Geometric Viewpoint", Olivier Faugeras, MIT-Press, Cambridge, bekannt sind, ausgewertet. Durch die Anwendung dieser stereoskopischer Algorithmen werden Objekte, die über der Fahrbahnebene liegen, im allgemeinen Fahrzeuge, von Effekten in der Ebene wie Schatten oder von virtuellen Objekten unter der Fahrbahnebene wie Spiegelungen getrennt. Nach der Trennung können die verbliebenen Objekte über der Fahrbahnebene einer weiteren Bildverarbeitung unterzogen werden. Dazu gehören die räumliche Objektvermessung aus einem Einzelbild, sowie die dynamische Objektvermessung durch Verfolgen von Objektteilen über mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Bilder. So lassen sich Objektparameter, die Länge, Breite und Höhe des Objekts und dessen Position in der Szene, sowie die Objektgeschwindigkeit bestimmen. Als Resultat erhält man von jedem Objekt, das die Meßzone überfährt, individuelle Verkehrsparameter in Form einer Objektvermessung und einer Geschwindigkeitsbestimmung. The inventive arrangement is mounted according to Fig. 2 above the transport surface. A two-lane roadway 8 is monitored in FIG. 2. The two cameras are mounted on a bridge 6 and cover with their detection area a common area in which a traffic evaluation, in the form of a detection of vehicles, can be carried out. The aim is the detection and measurement of vehicles 9 that are moving on the traffic area 8 . The evaluation computer 7 with the unit for image digitization and intermediate storage is housed in the vicinity of the camera 1 . In Fig. 3 the overlapping image section 10 is shown of the two cameras 1 again. Objects can only be detected within the image section 10 . Scene areas that are only captured by one camera cannot be evaluated. To use the method according to the invention, the two video cameras have to take the pictures at the same time. Such images taken at the same time and overlapping form the basis for the stereoscopic recording of the traffic situation. The first processing step after the analog image acquisition consists in the digitization of the two simultaneous images. Unless special electronic cameras with their own digitization are used, this task is carried out by a digitization unit. The digitization step can be followed by further image processing tasks such as filtering and subsampling for data reduction. The actual image evaluation takes place in a computing unit 7 . There are by using algorithms such as z. B. from "Three-Dimension Computer vision-A Geometric Viewpoint", Olivier Faugeras, MIT-Press, Cambridge, are evaluated. By using these stereoscopic algorithms, objects that lie above the roadway level, generally vehicles, are separated from effects in the level such as shadows or from virtual objects below the roadway level such as reflections. After the separation, the remaining objects above the road level can be subjected to further image processing. This includes spatial object measurement from a single image, as well as dynamic object measurement by tracking object parts over several temporally successive images. In this way, object parameters, the length, width and height of the object and its position in the scene, as well as the object speed can be determined. As a result, individual traffic parameters in the form of an object measurement and a speed determination are obtained from each object that crosses the measurement zone.
Durch die mit hoher Genauigkeit bestimmten Objektzahlen ist auch eine weitere Verarbeitung der zugrundeliegende Daten sinnvoll.Due to the object numbers determined with high accuracy further processing of the underlying data sensible.
Zur Berechnung kollektiver Verkehrsparameter können die individuellen Parameter der einzeln detektierten Fahrzeuge dienen. Über die Längenhöhen- und Breitenmessung eines Objekts ist eine Klassifikation des Fahrzeugs in Fahrzeugklassen wie PKW oder LKW usw. möglich. Die Anzahl der Klassen hängt dabei lediglich von der Genauigkeit der Objektvermessung ab. Über die Positionsmessung der Objekte läßt sich auch eine Fahrspurzuordnung vornehmen. Mit Hilfe der Objektgeschwindigkeit lassen sich dann kollektive Verkehrsparameter wie mittlere Geschwindigkeit pro Fahrspur und Fahrzeugklasse oder Belegungswerte der Fahrspuren ermitteln.To calculate collective traffic parameters, the individual parameters of the individually detected vehicles to serve. About the length, height and width measurement of one Object is a classification of the vehicle in Vehicle classes such as cars or trucks etc. possible. The number of the classes depends only on the accuracy of the Object measurement from. About the position measurement of the objects a lane assignment can also be made. With help the object speed can then be collective Traffic parameters such as average speed per lane and vehicle class or occupancy values of the lanes determine.
Darüber hinaus können weitere Aufgaben durch den Rechner erfolgen. Anhand kollektiver und individueller Verkehrsparameter lassen sich bestimmte Verkehrszustände erkennen. So ist beispielsweise die Detektion eines Staus oder das Erkennen von unbewegten Objekten, z. B. liegengebliebenen Fahrzeugen, auf der Fahrbahn möglich. Im Falle eines zu detektierenden Ereignisses, wie z. B. einem stehenden Fahrzeug, kann ein dokumentiertes Bild oder eine zeitliche Bildsequenz, die das Entstehen des Ereignisses dokumentiert, im Erfassungsgerät abgespeichert werden. Dazu ist sinnvollerweise ein geeignetes Bilddatenkompressionsverfahren einzusetzen. Besteht eine geeignete Datenverbindung vom Verkehrserfassungssystem zum Zentralrechner, so kann dieser aufgrund der ermittelten Verkehrsparameter kritische Verkehrszustände erkennen und daraufhin Warnungen ausgebend. Die Warnung kann begleitet sein von mehreren Bildübertragungen, damit der Bediener in der Zentrale sich einen visuellen Eindruck des Zwischenfalls machen kann. Nebenbei kann sich die Zentrale über die Datenverbindung jederzeit Einzelbilder oder Bildsequenzen der beobachteten Verkehrsfläche beschaffen. Auch hier sind sinnvollerweise Bildkompressionsverfahren einzusetzen. Als Datenverbindung eignet sich eine serielle Schnittstelle, eine ISDN-Telefonverbindung, eine GSM-Verbindung oder eine Funkverbindung. Die Reaktion des zentralen Rechnersystems kann über eine kollektive Verkehrsleitung erfolgen. So ist es möglich, Linienbeeinflussungsanlagen über die Videokamerasensoren zu steuern. Ebenfalls kann es zu Stauwarnungen kommen. Auch eine Steuerung von Lichtsignalanlagen ist über das erfindungsgemäße Verfahren möglich. Da die Sensoren einfach zu installieren sind, ist es auch denkbar, das Sensorenpaar mobil einzusetzen. Es ist auf diese Weise möglich z. B. kurzfristig auf eine neu eingerichtete Baustelle zu reagieren und den dortigen Verkehrsbereich mit den Stereokameras zu überwachen. Weiterhin ist auch ein Einsatz denkbar, der Verkehrsflächen überwacht, die sicherheitsrelevant sind. So kann das System zur Detektion von Fahrzeugen z. B. auf einem Bahnübergang oder in einem anderen Gefahrenbereich eingesetzt werden.In addition, other tasks can be performed by the computer respectively. Based on collective and individual Traffic parameters can be certain traffic conditions detect. This is the detection of a traffic jam, for example or the detection of still objects, e.g. B. broken down vehicles possible on the road. in the In the event of an event to be detected, such as. B. one stationary vehicle, can be a documented image or a temporal image sequence that shows the occurrence of the event documented, stored in the registration device. To is reasonably a suitable one Use image data compression processes. If there is one suitable data connection from the traffic detection system to Central computer, this can be based on the determined Recognize traffic parameters and critical traffic conditions then issued warnings. The warning can accompany be of multiple image transfers so that the operator in the headquarters get a visual impression of the Incidentally can do. In addition, the headquarters can Single images or via the data connection at any time Obtain image sequences of the observed traffic area. Here, too, there are sensible image compression processes to use. A serial is suitable as a data connection Interface, an ISDN telephone connection, a GSM connection or a radio connection. The reaction of the central computer system can be collective Traffic management. So it is possible Line influencing systems via the video camera sensors Taxes. Congestion warnings can also occur. Also control of traffic signal systems is via the inventive method possible. Because the sensors are simple to install, it is also conceivable to install the pair of sensors mobile use. It is possible in this way, for. B. to a newly set up construction site at short notice react and the local traffic area with the Monitor stereo cameras. There is also an insert conceivable who monitors traffic areas that are safety relevant. So the detection system of vehicles z. B. on a level crossing or in a other danger zone.
Der Einsatz des Verfahrens ist auch für eine Ahndung von Verkehrsverstößen denkbar. So können Überschreitungen der zulässigen Höchstgeschwindigkeit, unberechtigte Benutzung von Fahrspuren und Überholverbote, z. B. für Lastkraftwagen detektiert werden. Dazu ist eine Klassifikation der Fahrzeuge in mehrere Klassen möglich, z. B. Zweirad, Pkw, Pkw mit Anhänger, Lkw, Lkw mit Anhänger, Sattelschlepper. Da der Verstoß über ein bildbasiertes System ermittelt wird, besitzt man bereits geeignete Daten, um der Fahrzeugidentifikation und Beweispflicht nachzukommen, soweit die Kameras ausreichende Bildauflösung besitzen und derart angeordnet sind, daß die im jeweiligen Einsatzland geltenden gesetzlichen Bestimmungen erfüllt sind. In Deutschland ist z. B. das Erkennen von Fahrzeugkennzeichen und Fahrer in einer Aufnahmen vorgeschrieben. Zwei Möglichkeiten der Bild- und Meßdatenarchivierung stehen zur Verfügung, nämlich zum einem die lokale Zwischenspeicherung im Verkehrserfassungssystem oder die sofortige Weitergabe an eine Verkehrszentrale über die Kommunikationsschnittstelle, so daß die Archivierung in der Zentrale erfolgt.The use of the procedure is also punishable by Traffic violations conceivable. So can exceed the permissible maximum speed, unauthorized use of lanes and no overtaking, e.g. B. for trucks can be detected. This is a classification of Vehicles possible in several classes, e.g. B. two-wheeler, car, car with trailer, truck, truck with trailer, articulated lorry. Since the Violation is determined via an image-based system, do you already have suitable data for the To comply with vehicle identification and the obligation to provide evidence, as far as the cameras have sufficient image resolution and are arranged so that in the respective country of use applicable legal provisions are met. In Germany is e.g. B. recognizing vehicle license plates and drivers are prescribed in a recording. Two Image and measurement data archiving options are available Available, namely the local temporary storage in the traffic registration system or immediate forwarding a traffic center via the communication interface, so that the archiving takes place in the head office.
Auch bei nicht geeigneter Kameraposition bzw. Bildauflösung ist eine Ahndung von Verkehrsverstößen möglich. So kann bei detektiertem Verstoß das Verkehrserfassungssystem über seine Kommunikationsschnittstelle einen Triggerimpuls an ein weiteres Gerät geben. Dies könnte beispielsweise eine konventionelle Verkehrskamera mit Blitzlicht sein, die zur Aufnahmen eines Beweisfoto in einer günstigeren Aufnahmeposition steht.Even if the camera position or image resolution is not suitable a punishment for traffic violations is possible. So at detected violation of the traffic detection system on his Communication interface a trigger pulse on give another device. This could be, for example conventional traffic camera with flash, which is used for Taking a photo of evidence in a cheaper one Recording position stands.
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| Publication number | Publication date |
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| WO1998015934A1 (en) | 1998-04-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |