Система автоматической видеофиксации дорожно-транспортных происшествий на перекрестке
SYSTEM OF AUTOMATIC VIDEO RECORDING OF TRAFFIC ACCIDENTS AT THE INTERSECTION

Изобретение относится к области регулирования движения дорожного транспорта, а именно к системам и способам определения нарушений правил дорожного движения, и может быть использовано для фото- и видеофиксации нарушений правил дорожного движения, а также для фиксации фактов совершения ДТП, предсказания заторов на участках дорог, примыкающих к перекрестку, а также для частичной автоматизации работы сотрудников госавтоинспекции.
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 транспортного 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 данного изобретения являются: сложность настройки, так как необходимо проводит калибровку радиолокационного модуля и видеокамеры, находящихся в одном корпусе; отсутствие возможности распознавания задних государственных регистрационных знаков (ГРЗ) транспортного средства.
Из уровня техники известна система регистрации дорожной обстановки (патент RU 2749527, МПК G08G 1/01, опубл. 11.06.2021), которая содержит блок фиксации, содержащий камеру и выполненный с возможностью фиксации изображения фиксируемого объекта, находящегося в поле обзора блока фиксации, блок распознавания, выполненный с возможностью распознавания, по меньшей мере одного, характерного признака фиксируемого объекта на основе зафиксированного изображения, блок навигации, выполненный с возможностью определения географических координат и направления данного устройства и синхронизации времени, по меньшей мере, на основе данных, принимаемых от глобальной навигационной спутниковой системы, блок определения времени фиксации, выполненный с возможностью определения момента времени, в который было зафиксировано изображение фиксируемого объекта, на основе данных о времени от блока навигации и блок геопозиционирования фиксируемого объекта, выполненный с возможностью определения местоположения и направления фиксируемого объекта на момент фиксации на основе изображения фиксируемого объекта и данных от блока навигации, центр обработки данных, выполненный с возможностью приема, обработки, передачи и хранения данных и/или метаданных о фиксируемых объектах и на основе упомянутых метаданных определения, соответствует ли местоположение, направление, параметры размещения фиксируемого объекта и/или события, связанные с размещением фиксируемого объекта, предварительно установленным требованиям.
Недостаток данной системы является невозможность установить, что произошло нарушение ПДД, повлекшее за собой ДТП. Также к недостаткам можно отнести дороговизну используемых компонент в некоторых исполнениях устройства, в частности стереокамеры и модуля GPS, в связи с чем такие мобильные системы будут иметь высокую стоимость. Также в одном из вариантов исполнения описывается алгоритм повышения кадров (FRC), который может базироваться на использовании нейронных сетей, которые могут быть предварительно обученными с использованием обучающих наборов данных, специально подобранных для применения в данной местности, что, безусловно, является недостатком системы, поскольку подбор или создание такого специфичного набора данных потребует его создания и разметки, что выливается в финансовые и временные потери.
Задачей изобретения является разработка системы фото- и видеофиксации фактов совершения ДТП в режиме реального времени с помощью камер видеофиксации без участия человека.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность контроля за дорожным движением одного и/или группы транспортных средств на любом участке перекрестка и/или дороги в режиме реального времени вне зависимости от рельефа местности и времени суток с последующей фото- и видеофиксацией ДТП.
Технический результат достигается тем, что система автоматической видеофиксации дорожно-транспортных происшествий на перекрестке в режиме реального времени содержит, по меньшей мере, блок фиксации, содержащий, по крайней мере, одну камеру видеофиксации с подключенным модулем инфракрасного видения, по меньшей мере, одно устройство беспроводной передачи данных, передающее фото- и видеоматериалы на электронно-вычислительное устройство (ЭВМ) наземной станции управления (НСУ) с предустановленным специальным программным обеспечением (ПО), включающим блок принятия решений, в состав которого входит блок распознавания ГРЗ, блок фиксации и записи в БД времени всех событий, блок с базой данных (БД) для хранения записей всех событий, обеспечивающим анализ полученных фото- и видеоматериалов и установление факта нарушения ПДД и автоматической отправкой материалов камеры, и центр обработки данных, согласно изобретению, блок принятия решений содержит в своем составе: блок распознавания ГРЗ, блок фиксации и записи в БД времени всех событий, блок с базой данных (БД) для хранения записей о факте нарушения ПДД или произошедшем ДТП со всеми вычисляемыми в момент фиксации параметрами и зарегистрированными фото- и видеоматериалами, блок вычислительный для подсчета участников дорожного движения, тип транспортного средства (ТС) и направление движения, блок регистрации и подсчета количества пешеходов, их направления и относительного местоположения на участке дороги,  блок регистрации наличия затора на фиксируемом участке дороги, блок фиксации стоянки/остановки, предназначенный для установления факта стоянки/остановки ТС, вычисляющий относительное местоположение ТС и факт нарушения ПДД по стоянке/остановке, блок принятия решений о совершении факта нарушения ПДД, блок анализа видеопотока на предмет наличия ДТП, блок определения сигнала светофора, блок определения типов транспортных средств, блок агрегации и обработки результатов от всех вычислительных блоков, а также принятия решения об отправке материалов зафиксированных фактах нарушения ПДД и/или зафиксированных ДТП в ГИБДД, блок отправки результатов анализа в ГИБДД, блок сохранения отчетов и переданных в ГИБДД данных.
Настоящее изобретение обеспечивает улучшенный автоматизированный контроль любых нарушений и дорожной обстановки на перекрестках в целом в режиме реального времени. Система позволяет увеличить безопасность на дорогах за счет повышения вероятности выявления нарушений в режиме реального времени, что может дополнительно предотвратить образование заторов на дорогах, вовремя проинформировать госструктуры для своевременного реагирования.
При этом обеспечивается:
- фиксация дорожной обстановки в любое время суток;
- фиксация недоступных ранее для контроля типов нарушений ПДД, включающий выезд на встречную полосу, движение по полосе для общественного транспорта или обочине, нарушение правил расположения ТС, опасное вождение, фиксация факта совершения ДТП,
- повышенная точность детектирования транспортных средств,
- повышение достоверности выявляемых сведений о дорожной обстановке, в частности, о нарушениях ПДД;
- блок анализа видеопотока на предмет наличия ДТП,
- подсчет количества участников дорожного движения, типа транспортного средства, направления движения;
- подсчет количества пешеходов и направления их движения.
Сущность настоящего изобретения поясняется графическими материалами и примерами работы системы.
Краткое описание чертежей. На фиг. 1 показана общая схема системы, на фиг. 2 – краткая блок-схема принятия решений системы, на фиг. 3 полная блок-схема принятия решений системы, фиг. 4 - пример зафиксированного затора, вызванного большим потоком автотранспорта без каких-либо зарегистрированных ДТП, фиг. 5 - пример зафиксированного затора, вызванного ДТП.
Система автоматической видеофиксации ДТП на перекрестке в режиме реального времени содержит (фиг. 1-фиг. 3): блок фиксации 1. В состав блока фиксации 1 входит, по крайней мере, одна камера видеофиксации 2 с подключенным модулем инфракрасного видения (на фиг. 1 и фиг. 2 условно не показан), по меньшей мере, одно устройство беспроводной передачи данных 3, передающее фото- и видеоматериалы на электронно-вычислительное устройство 4 (далее ЭВМ 4) наземной станции управления 5 (далее НСУ 5) с предустановленным специальным программным обеспечением 6 (далее ПО 6). Программное обеспечение 6 (далее ПО 6), включает блок принятия решений 6, в состав которого входит: блок распознавания 7 ГРЗ, блок фиксации и записи 8 в БД времени всех событий, блок 9 с базой данных (БД) для хранения записей о факте нарушения ПДД или произошедшем ДТП со всеми вычисляемыми в момент фиксации параметрами и зарегистрированными фото- и видеоматериалами, блок 10 вычислительный для подсчета участников дорожного движения, тип транспортного средства (ТС) и направление движения,  блок 11 регистрации и подсчета количества пешеходов, их направления и относительного местоположения на участке дороги, блок 12 регистрации наличия затора на фиксируемом участке дороги (фиг. 2), блок 13 фиксации стоянки/остановки, предназначенный для установления факта стоянки/остановки ТС, вычисляющий относительное местоположение ТС и факт нарушения ПДД по стоянке/остановке, блок 14 принятия решений о совершении факта нарушения ПДД, блок 15 определения сигнала светофора, блок 16 определения типа ТС, блок 17 анализа видеопотока на предмет наличия ДТП, блок 18 агрегации и обработки результатов от всех вычислительных блоков, а также принятия решения об отправке материалов зафиксированных фактах нарушения ПДД и/или зафиксированных ДТП в ГИБДД. Центр обработки данных 19 содержит: блок 20 отправки результатов анализа в ГИБДД, блок обработки результатов анализа 21, блок 22 сохранения отчетов и переданных в ГИБДД данных.
Логика принятия решения о совершаемых событиях следующая. Поступающие на ЭВМ 4 материалы от дорожной камеры передаются в блок принятия решений 6, который распределяет данные материалы по всем блокам 7 - 16. В этих блоках происходит анализ и обработка поступивших данных, и результаты обработки каждого блока отправляются на блок агрегации 17 результатов от всех вычислительных блоков. Этот блок 17 формирует пакет с результатами обработки каждого из блоков, и отправляет пакет результатов обработки данных в ЦОД 18. Далее, в ЦОД 18 результаты обрабатываются и анализируются специальным ПО, результатом обработки и анализа которого является подробный отчет о зафиксированных нарушениях ПДД, фактах совершения ДТП и остальная информация, полученная в результате обработки данных с камеры блоками принятия решений, после чего принимается решение об отправке или не отправке данных в ГИБДД. Также независимо от решения об отправке отчета в ГИБДД, отчет сохраняется в БД.
По меньшей мере, один из этапов работы системы может использовать модель искусственного интеллекта (AI) для выполнения соответствующих операций. Функция, связанная с AI, может выполняться через энергонезависимую память, энергозависимую память и процессор. Процессор может включать в себя один или несколько процессоров. В то же время, один или несколько процессоров могут быть процессором общего назначения, например, центральным процессором (CPU), прикладным процессором (AP) или т.п., блоком обработки только графики, таким как графический процессор (GPU), визуальный процессор (VPU) и/или специализированный процессор AI, такой как нейронный процессор (NPU). Один или несколько процессоров управляют обработкой входных данных в соответствии с заранее определенным правилом работы или моделью искусственного интеллекта (AI), хранящейся в энергонезависимой памяти и энергозависимой памяти. Предварительно определенное рабочее правило или модель искусственного интеллекта могут быть получены путем обучения. При этом процессор может выполнять операцию предварительной обработки данных для преобразования в форму, подходящую для использования в качестве входных данных для модели искусственного интеллекта.
Пример 1. Фиксация затора на перекрестке (без ДТП). Пример 2. Фиксация затора на перекрестке с ДТП.
Фиксация затора на перекрестке с/без ДТП происходит следующим образом. Поступающие фото- и видеоматериалы от дорожной камеры блока фиксации 1 поступают в блок принятия решений 6. В блоке 6 эти данные передаются по шине данных в блоки 7-16. Затем каждый из блоков отправляет на шину  данных результаты своей работы. Блок принятия решений о совершении факта ДТП 17 отправляет по шине данных информацию в блок агрегации результатов от всех вычислительных блоков 18. Далее, эта информация направляется в центр обработки данных ЦОД 19, в котором полученная от блока 18 информация обрабатывается и анализируется специальным ПО 21, сохраняется в блоке сохранения отчетов и переданных в ГИБДД данных 22, а также отправляется в ГИБДД блоком отправки результатов анализа в ГИБДД 20. Пример зафиксированного затора, вызванного большим потоком автотранспорта без каких-либо зарегистрированных ДТП, показан на фиг. 4. Пример зафиксированного затора, вызванного ДТП, показан на фиг. 5.
Пример 3. Подсчет ТС. Функция подсчета транспортных средств работает следующим образом. Специальное программное обеспечение включает в себя модель нейронной сети для детекции и трекинга на изображении ТС. По результатам детекции на каждом кадре видеозаписи каждому ТС присваивается свой уникальный идентификационный номер. Алгоритмами трекинга ТС этот номер остается зафиксированным за каждым автомобилем. Если тот же самый автомобиль с тем же ГРЗ вновь попадает в кадр, ему присваивается тот же самый номер для идентификации. Далее, результаты детекции и трекинга обрабатываются алгоритмами для подсчета количества машин в текущий момент на кадре, среднего количества машин, проезжающих перекресток за час, а также для подсчета уникальных ГРЗ для подсчета общего количества машин. Далее, эта информация по шине данных направляется в блок 8 для сохранения полученной алгоритмами информации.
Между блоками 7-16 есть двусторонняя связь, осуществляемая через шину данных.
Функции системы автоматической видеофиксации дорожно-транспортных происшествий на перекрестке:
1) регистрация РАЗЛИЧНЫХ нарушений ПДД,
2) блок принятия решений о совершении факта нарушения ПДД и об отправке факта совершения зарегистрированного ДТП,
3) фиксация типа транспортного средства (ТС)
4) регистрация ГРЗ каждого из ТС
5) фиксация стоянки/парковки ТС
6) фиксация направления движения ТС
7) подсчет машин в движении и на стоянке/остановке
8) подсчет количества пешеходов
9) фиксации/записи времени всех событий
10) блок агрегации и обработки результатов от всех вычислительных блоков
11) блок отправки результатов анализа в ГИБДД,
12) блок сохранения отчетов и переданных в ГИБДД данных.