Система видеофиксации нарушений правил дорожного движения на перекрестке и способ ее работы
SYSTEM OF VIDEOFIXATION OF VIOLATIONS OF THE RULES OF ROAD TRAFFIC AT THE CROSSROADS AND THE METHOD OF ITS WORK

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области регулирования движения дорожного транспорта, а именно к системам и способам определения нарушений правил дорожного движения при проезде перекрестка, и может быть использовано для определения нарушений правил дорожного движения (далее ПДД) «проезд на запрещающий сигнал светофора» и «невыполнение требования об остановке перед стоп-линией» на регулируемых перекрестках.
Уровень техники
Известна автоматизированная система выявления нарушений ПДД при проезде перекрестка, железнодорожного переезда или пешеходного перехода (патент РФ на изобретение №2587662, кл. МПК G08G 1/054, G08G 1/017, опубл. 20.06.2016), содержащая распознающую телекамеру, обзорную телекамеру, процессорный блок, модуль связи и радиолокационный модуль. Радиолокационный модуль выполнен с возможностью измерения скорости, дальности и азимутального угла положения транспртного средства (далее ТС). Процессорный блок выполнен с возможностью вычисления траекторий движения ТС в зоне контроля на основе данных, полученных с телекамер, и раздельно на основе данных, полученных с радиолокационного модуля с последующим наложением результатов вычислений и их совместной обработки.
Недостатками известной системы являются:
1) Покупка вместе со всей системой радиолокационного модуля, который по стоимости сопоставим со всей остальной системой и используется исключительно только для контроля скорости передвижения и траектории движения автомобиля. Также использование в системе радиолокационного модуля, требует дополнительных затрат на проведение поверочных мероприятий, что опять же влечет дополнительные денежные потери эксплуатирующей организации. Таким образом, явным недостатком рассматриваемой системы является ее стоимость
2) Другим недостатком системы является сложность настройки, так как необходимо проводит калибровку радиолокационного модуля и видеокамеры, находящихся в одном корпусе.
3) Третьим недостатком системы является отсутствие возможности распознавание задних государственных регистрационных знаков (далее ГРЗ) транспортного средства.
Наиболее близким к заявленной системе и способу является система и способ определения нарушений ПДД при проезде перекрестка (патент РФ на изобретение №2534131, кл. МПК G08G 1/00, опубл. 27.11.2014), содержащая, по меньшей мере, одну светофорную камеру, по меньшей мере, одну обзорную камеру и средство передачи данных, соединенные с электронно-вычислительным устройством, которое содержит память с управляющей программой. Способ определения нарушений ПДД заключается в следующем: формируют посредством обзорной камеры изображение зоны стоп-линий, а также изображение зоны, расположенной за воображаемой линией перекрестка, соединяющей противоположные начала закруглений проезжих частей; формируют посредством светофорной камеры изображение сигналов светофора, регулирующего движение транспортных средств, и одновременно изображение зоны стоп-линий и зоны, расположенной за воображаемой линией перекрестка; посредством электронно-вычислительного устройства с помощью управляющей программы получают и записывают в память изображения с обзорной и светофорной камер, распознают на изображении со светофорной камеры индикацию сигналов светофора, при этом определяют время начала и время окончания индикации красного сигнала светофора одной фазы и время наличия зеленого сигнала в дополнительной секции светофора, распознают государственный регистрационный знак (ГРЗ) транспортного средства (ТС) и государственный регистрационный номер транспортного средства на изображении с обзорной камеры и определяют момент времени распознавания ГРЗ ТС, определяют нарушение транспортным средством ПДД «об остановке перед стоп-линией при запрещающем сигнале светофора», при распознавании ГРЗ ТС в зоне стоп-линий на изображении с обзорной камеры в момент времени между временем начала и временем окончания индикации красного сигнала светофора одной фазы, при одновременном отсутствии зеленого сигнала в дополнительной секции светофора для полосы движения, в которой находится транспортное средство, а также определяют нарушение транспортным средством ПДД «проезд на запрещающий сигнал светофора», при определении перемещения ГРЗ ТС в зоне стоп-линий на изображении с обзорной камеры во время индикации красного сигнала светофора, при одновременном отсутствии зеленого сигнала в дополнительной секции светофора для полосы движения, в которой находится транспортное средство, и последующего исчезновения ГРЗ ТС за воображаемой линией перекрестка, соединяющей противоположные начала закруглений проезжих частей, во время индикации красного сигнала светофора одной фазы, при одновременном отсутствии зеленого сигнала в дополнительной секции светофора для полосы движения, в которой находится транспортное средство, а также формируют для транспортного средства нарушителя информацию о факте нарушения ПДД «об остановке перед стоп-линией при запрещающем сигнале светофора» и «проезд на запрещающий сигнал светофора», при этом посредством средства передачи данных передают информацию о факте нарушения ПДД в удаленный центр обработки информации.
Недостатком известной системы и способа являются:
- отсутствие возможности распознавания ГРЗ автомобиля с задней стороны, что понижает вероятность распознавания номера в ситуациях: когда ГРЗ, расположенный спереди автомобиля, не читаем, когда возникают ситуации, что передний номер скрыт от обзора распознающей камеры (например, закрыт впереди стоящим автомобилем - первым нарушителем);
- относительно узкий рабочий температурный диапазон, что снижает надежность работы системы и возможности ее применения в разных климатических (географических) зонах.
- Использование большого количества малофункционального оборудования, такого как: светофорная камера, фиксирующая только сигнал светофора; средство передачи данных, вынесенное в отдельный блок, и использующееся только для передачи информации о факте нарушения правил парковки в Центр автоматизированной фиксации административных правонарушений в области дорожного движения; электронно-вычислительное устройство, вынесенное в отдельный блок, и посредством специального программного обеспечения распознающее ГРЗ ТС и ГРН ТС на изображении только с обзорной камеры.
- Введение в электронно-вычислительном блоке базы данных приводит к увеличению дополнительных блоков в устройстве, увеличивает стоимость комплекса, уменьшает его эффективность.
- Использование светофорной камеры ограничивает использование комплекса только регулируемыми перекрестками.
- Состав комплекса позволяет отслеживать только нарушения «Об остановке перед стоп-линией при запрещающем светофоре» (п. 2 ст. 12.12 КоАП РФ) и «Проезд на запрещающий сигнал светофора» (п. 1 ст. 12.12 КоАП РФ).
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является создание высокоточной и надежной системы видеофиксации нарушений ПДД на перекрестке, имеющей широкий климатический (географический) диапазон применения.
Технический результат - повышение эффективности и вероятности верного распознавания государственных регистрационных знаков транспортного средства, повышение надежности работы системы видеофиксации нарушений ПДД на перекрестке, расширение климатического (географического) диапазона применения.
Указанный технический результат достигается тем, что система видеофиксации нарушений правил дорожного движения на перекрестке включает, по меньшей мере, одну распознающую видеокамеру; по меньшей мере, одну обзорно-распознающую видеокамеру; управляющий контроллер, состоящий из, по меньшей мере, одного проводного устройства передачи данных, по меньшей мере, одного электронно-вычислительного устройства с предустановленной управляющей программой, контроллера управления климатом, по меньшей мере, одного устройства определения точного времени и географических координат, по меньшей мере, одного беспроводного устройства передачи данных; причем распознающая камера используется для преобразования изображения в электрический сигнал, формирования в видеопотоке изображения для построения управляющим контроллером зон «А», «Б», «В», с последующим распознаванием переднего государственного регистрационного номера (ГРЗ) транспортного средства (ТС) специальным программным обеспечением, установленным на управляющим контроллере; обзорно-распознающая камера используется для фиксации значения светофора в момент совершения нарушения, формирования обзорного кадра с задней стороны ТС, и распознавания заднего ГРЗ ТС; а также тем, что управляющий контроллер используется для обработки и обмена информацией между составными частями, формирования логических зон контроля «А», «Б», «В», передачи информации в удаленный центр обработки информации с помощью беспроводного устройства передачи информации, распознавания ГРЗ ТС с помощью установленного на электронно-вычислительном устройстве специального программного обеспечения по изображению с видеопотока распознающих и обзорно-распознающих видеокамер, определения временных моментов нарушений и формирования доказательной базы.
Для работы в темное время суток система может дополнительно включать ИК-прожектор с безопасной для человека длиной волны 740-960 нм для освещения полос дорожного движения, подсветки переднего ГРЗ ТС и компенсации засветки изображения на распознающей видеокамеры.
Указанный технический результат также достигается тем, что способ работы системы видеофиксации нарушений правил дорожного движения на перекрестке заключается в следующем: распознающие и обзорно-распознающие видеокамеры передают цифровой видеопоток в электронно-вычислительное устройство с предустановленной управляющей программой через проводное устройство передачи данных; устройство определения точного времени и географических координат по команде от электронно-вычислительного устройства определяет точное время и географические координаты и передает их в электронно-вычислительное устройство через проводное устройство передачи данных; при этом при наступлении темного времени суток электронно-вычислительное устройство подает команду контроллеру управления климатом включить ИК-прожектор, а при наступлении светлого времени суток выключить его, при этом контроллер управления климатом производит периодическое измерение температуры, и при определении неблагоприятных условий включает охлаждение или нагрев; электронно-вычислительное устройство с предустановленной управляющей программой, определяет нарушение и отправляет фотоматериалы и/или стоп-кадры обработанных видеоматериалов в удаленный центр обработки информации с помощью беспроводного устройства передачи информации, входящего в контроллер управления, через проводное устройство передачи информации; причем определение нарушения правил дорожного движения производят путем распознавания государственного регистрационного знака транспортного средства, находящегося внутри зон (ГРЗ ТС) с определением их нахождения внутри логических зон на изображении с видеокамер в определенные моменты времени; причем логическую зону А формируют таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, не пересекших стоп-линию, зону Б формируют таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, пересекших стоп-линию и зону В формируют таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, выехавших в зону перекрестка.
Возможно формирование зоны «В» таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, завершающих проезд перекрестка.
При регулировании движения перекрестка светофором с дополнительной секцией дополнительно распознают ГРЗ в зоне «В» за пределами фазы запрещающего сигнала основной секции.
При определении нарушения правил дорожного движения «невыполнение требования ПДД об остановке перед стоп-линией при запрещающем сигнале светофора», ТС, совершившим нарушение считают ТС, ГРЗ которого был обнаружен сначала в зоне «А», а затем в зоне «Б» в пределах одной фазы горения запрещающего сигнала светофора.
При выполнении ТС поворота в сторону, разрешенную дополнительной секцией при включенном запрещающем сигнале основной секции, дополнительно используют результаты распознавания ГРЗ в зоне «В» за пределами фазы запрещающего сигнала основной секции, и данное ТС, не считают совершившим нарушение.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена типовая структурная схема системы видеофиксации нарушений ПДД на перекрестке.
На фиг. 2 представлена типовая схема размещения системы на перекрестке при фиксации нарушений ПДД.
На фиг. 3 представлен пример фотоматериалов доказательной базы выявленного нарушения ПДД типа 1 «Невыполнение требования ПДД об остановке перед стоп-линией при запрещающем сигнале светофора».
На фиг. 4 представлен пример фотоматериалов доказательной базы выявленного нарушения ПДД типа 2 «Проезд на запрещающий сигнал светофора».
На фигурах приняты следующие обозначения: 1 - распознающая видеокамера; 2 - управляющий контроллер; 2.1 - проводное устройство передачи данных; 2.2 - электронно-вычислительное устройство с предустановленной управляющей программой; 2.3 - контроллер управления климатом; 2.4 - устройство определения точного времени и географических координат; 2.5 - беспроводное устройство передачи данных; 3 - ИК-прожектор; 4 - обзорно-распознающая видеокамера; А, Б и В - логические зоны на видеоизображении.
Осуществление изобретения
Система видеофиксации нарушений ПДД на перекрестке включает, по меньшей мере, одну распознающую видеокамеру 1; управляющий контроллер 2, состоящий из, по меньшей мере, одного проводного устройства 2.1 передачи данных; по меньшей мере, одного электронно-вычислительного устройства 2.2 с предустановленной управляющей программой; контроллера 2.3 управления климатом; по меньшей мере, одного устройства 2.4 определения точного времени и географических координат; по меньшей мере, одного беспроводного устройства 2.5 передачи данных; а также, по меньшей мере, один ИК-прожектор 3 и, по меньшей мере, одну обзорно-распознающую видеокамеру 4 со встроенной ИК-подсветкой.
Распознающая видеокамера 1 предназначена для преобразования изображения, поступающего через объектив видеокамеры на чувствительный элемент, в электрический сигнал; формирования в видеопотоке изображения для построения управляющим контроллером 2 зон «А», «Б», «В»; формирования в видеопотоке изображения для последующего распознавания ГРЗ ТС специальным программным обеспечением (СПО), установленным в управляющем контроллере 2.
При этом распознающую видеокамеру 1 предпочтительно устанавливают на одной стороне с управляющим контроллером 2.
При этом распознающую видеокамеру 1 предпочтительно устанавливают таким образом, чтобы в ее зону обзора входили зоны «А», «Б», «В» и передний ГРЗ транспортного средства.
При этом распознающая видеокамера 1 может иметь разрешение, не меньше 2 Мп.
При этом распознающая видеокамера 1 может иметь интерфейс Ethernet.
Управляющий контроллер 2 предназначен для: обработки и обмена информацией между составными частями; формирования логических зон «А», «Б», «В»; передачи информации в удаленный центр обработки информации (на фиг. не показано) с помощью беспроводного устройства передачи информации 2.5; распознавания ГРЗ ТС с помощью установленного на управляющем контроллере 2 СПО по изображению с видеопотока распознающих 1 и обзорно-распознающих видеокамер 4; определения временных моментов нарушений и формирования доказательной базы (фотографий).
При этом управляющий контроллер 2 может быть выполнен во влагопылезащищенном корпусе.
При этом управляющий контроллер 2 может иметь датчик вскрытия.
Проводное устройство 2.1 передачи данных предназначено для организации связи между составными частями комплекса.
Электронно-вычислительное устройство 2.2 с предустановленной управляющей программой предназначено для обработки видеосигнала, получаемого от IP-видеокамер, и формирования квитанций при автоматическом выявлении нарушений ПДД с помощью СПО. Для увеличения мощности и объема обрабатываемой информации в составе системы могут быть использованы дополнительные электронно-вычислительные устройства 2.2.
Электронно-вычислительное устройство 2.2 с предустановленной программой может быть выполнено с возможностью распознавания ГРЗ транспортного средства.
Контроллер 2.3 управления климатом предназначен для изменения температуры внутри управляющего контроллера 2, для поддержания оптимальной температуры внутри управляющего контроллера 2.
Устройство 2.4 определения точного времени и географических координат предназначено для измерения текущих навигационных параметров по сигналам космических навигационных систем (КНС) ГЛОНАССС и синхронизации внутренней шкалы времени к координированным шкалам UTC (SU). Для реализации возможности измерения параметров от различных КНС и временных шкал в составе системы могут быть использованы дополнительные устройства 2.4 определения точного времени и географических координат.
Беспроводное устройство 2.5 передачи данных предназначено для передачи сформированной доказательной базы в удаленный центр обработки информации.
ИК-прожектор 3 предназначен для: подсветки ГРЗ ТС в инфракрасном диапазоне; компенсации засветки изображения на распознающей видеокамеры. Предпочтительно используется ИК-излучение с безопасной для глаз человека длиной волны от 760 до 940 нм.
При этом ИК-прожектор 3 предпочтительно устанавливать таким образом, чтобы он охватывал всю зону обзора распознающей видеокамеры 1.
Обзорно-распознающая видеокамера 4 предназначена для: формирования обзорного кадра с задней стороны ТС; распознавания заднего ГРЗ ТС.
При этом обзорно-распознающую видеокамеру 4 устанавливают на одной стороне проезжай части с распознающей видеокамерой 1, или на разных.
При этом обзорно-распознающую видеокамеру 4 предпочтительно устанавливают таким образом, чтобы в ее зону обзора входили зоны «А», «Б», «В», задний ГРЗ транспортного средства и вид «из глаз водителя», включая фиксацию сигнала светофора.
Система видеофиксации нарушений ПДД на перекрестке работает следующим образом.
Распознающие 1 и обзорно-распознающие видеокамеры 4 передают цифровой видеопоток в электронно-вычислительное устройство 2.2 с предустановленной управляющей программой через проводное устройство 2.1 передачи данных; устройство 2.4 определения точного времени и географических координат по команде от электронно-вычислительного устройства 2.2 определяет точное время и географические координаты и передает их в электронно-вычислительное устройство 2.2 через проводное устройство 2.1 передачи данных; электронно-вычислительное устройство 2.2 с предустановленной управляющей программой, определяет нарушение и отправляет фото- и видеоматериалы и/или стоп-кадры обработанных видеоматериалов в удаленный центр обработки информации с помощью беспроводного устройства 2.5 передачи информации, входящего в контроллер управления 2, через проводное устройство 2.1 передачи информации; причем определение нарушения правил дорожного движения производят путем распознавания государственного регистрационного знака транспортного средства, и определения их нахождения внутри логических зон на изображении с видеокамер в определенные моменты времени; причем логическую зону «А» формируют таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, не пересекших стоп-линию, зону «Б» формируют таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, пересекших стоп-линию, и зону «В» формируют таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, выехавших в зону перекрестка и/или завершающих проезд перекрестка; при этом при наступлении темного времени суток электронно-вычислительное 2.2 устройство подает команду контроллеру 2.3 управления климатом включить ИК-прожектор, а при наступлении светлого времени суток выключить его, при этом контроллер 2.3 управления климатом производит периодическое измерение температуры, и при определении неблагоприятных условий обеспечивает «холодный старт» и/или поддерживает наиболее оптимальную температуру внутри управляющего контроллера 2, включая/выключая нагревательные или охлаждающие элементы.
Система позволяет определить и зафиксировать следующие нарушения ПДД: «проезд на запрещающий сигнал светофора» (ч. 1, ст. 12.12 КоАП) и «невыполнение требования об остановке перед стоп-линией» (ч. 2 ст. 12.12 КоАП).
В основе алгоритма работы системы лежит принцип распознавания ГРЗ ТС с определением их нахождения внутри логических зон на изображении в определенные моменты времени. В общем случае выделяется три типа зон на видеоизображении с распознающей 1 и обзорно-распознающей 4 видеокамер:
Зона «А» - формируется таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, не пересекших стоп-линию.
Зона «Б» - формируется таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, пересекших стоп-линию.
Зона «В» - формируется таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, выехавших в зону перекрестка, либо, при использовании дополнительной распознающей камеры 1, таким образом, что в нее попадают ГРЗ ТС, завершающих проезд перекрестка.
Фиксируются следующие типы нарушения:
Тип 1. «Невыполнение требования ПДД об остановке перед стоп-линией при запрещающем сигнале светофора»
Тип 2. «Проезд на запрещающий сигнал светофора»
ТС, совершившим нарушение типа 1, считается ТС, ГРЗ которого был обнаружен сначала в зоне «А», а затем в зоне «Б» в пределах одной фазы горения запрещающего сигнала светофора.
ТС, совершившим нарушение типа 2, считается ТС, ГРЗ которого был обнаружен сначала в зоне «А», а затем в зоне «В» в пределах одной фазы горения запрещающего сигнала светофора. Если для данного ТС также были зарегистрированы признаки нарушения типа 1, то оно отменяется нарушением типа 2.
Частным случаем работы системы является фиксация нарушения типа 1 при регулировании движения перекрестка светофором с дополнительной секцией. В этом случае при выполнении ТС поворота в сторону, разрешенную дополнительной секцией при включенном запрещающем сигнале основной секции, может привести к обнаружению признаков нарушения типа 1. Для корректной работы системы в данной ситуации вводится дополнительное требование распознавания ГРЗ в зоне «В» за пределами фазы запрещающего сигнала основной секции.
Для обеспечения доказательной базы формируются следующие фотоматериалы (в разных комбинациях по требованиям заказчика):
1. Фото №1 с распознающей камеры 1 в момент нахождения ТС в зоне «Б» (для нарушения типа 1) или в зоне «В» (для нарушения типа 2).
2. Фото №2 с обзорно-распознающей камеры 4 (со стороны водителя) - в момент включения запрещающего сигнала светофора.
3. Фото №3 с обзорно-распознающей камеры 4 (со стороны водителя) - в момент нахождения ТС в зоне «А».
4. Фото №4 с обзорной камеры (со стороны водителя) - в момент, соответствующий фото №1.
5. Увеличенные изображения ГРЗ и/или ТС.
Отличительными особенностями способа работы системы являются:
- применение трех зон («А», «Б» и «В») на видеоизображении, получаемых с видеокамер, что позволяет исключить ложные формирования квитанций при разрешенном повороте;
- возможность с помощью обзорно-распознающей камеры распознавать автомобили, двигающиеся в попутном направлении (задний ГРЗ), что повышает эффективность работы системы, а именно вероятность верного распознавания номера, так как распространенный способ распознавания переднего номера машины, дает возможность потенциальному нарушителю специально замазывать грязью или каким-либо другим способом обеспечивать не читаемость ГРЗ.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения показал, что совокупность существенных признаков заявленной системы видеофиксации нарушений ПДД на перекрестке и способа его работы, не известна из уровня техники и значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Приведенные сведения подтверждают возможность применения заявленной системы и способа в области регулирования движения дорожного транспорта, и может быть использовано для определения нарушений ПДД при проезде перекрестка, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».