СПОСОБ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ И ФИКСАЦИИ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
METHOD OF REMOTE MEASUREMENT AND FIXING OF VEHICLE SPEED

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к системам телеметрического контроля скорости транспортных средств.
Известен способ телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств, основанный на видеонаблюдении за транспортной обстановкой на дорожном полотне; решении задачи выделения отдельного объекта из нескольких транспортных средств в потоке транспортных средств, находящихся в поле зрения видеокамеры; преобразовании двухмерных координат объекта в плоскости фотоприемной матрицы в трехмерные пространственные координаты; спектральной селекции транспортного средства (преимущественно с применением визуальных оценок оператора) для уточнения наблюдаемых его размеров; вычислении расстояния до транспортного средства и скорости изменения этого расстояния по изменению размера изображения транспортного средства на экране; вычислении вектора скорости объекта; анализе и фиксации скоростных характеристик выделенного транспортного средства (Телевизионные измерительные системы контроля скоростного режима дорожного движения / Е.Макарецкий, А.Овчинников, Лием Хиеу Нгуен / Компоненты и технологии. №4, 2007, с.34-37).
Недостаток такого способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в сложности процесса обработки видеоизображения с применением спектральной селекция объекта.
Наиболее близким к способу телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств является способ, основанный на видеонаблюдении за транспортной обстановкой на дороге, выделении отдельного объекта из нескольких объектов в потоке транспортных средств, находящихся в поле зрения, на основе коррекции цветовой гаммы, яркости и контраста для оптимального выделения интересующего транспортного средства; фильтрация изображения для подавления световых помех; выделение движущегося транспортного средства на основе видеопоследовательности транспортных средств с применением простого разностного алгоритма; преобразовании двухмерных координат объекта в плоскости фотоприемной матрицы в трехмерные пространственные координаты, вычислении вектора скорости транспортного средства на основе измерения параметров движение на предварительно калиброванном расстоянии или измерении расстояния по вспомогательному неподвижному транспортному средству в поле зрения видеокамеры, если у неподвижного объекта известны геометрические размеры; анализе и фиксации скоростных характеристик выделенного транспортного средства (Обухова Н.А. Алгоритмы обнаружения и идентификации транспортных средств в телевизионных системах мониторинга городских магистралей // Телевидение: передача и обработка изображений. Материалы международной конференции. 21-22 мая 2002 г. СПб., 2002).
Недостаток такого способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств заключается в сложности процесса обработки видеоизображения, неустойчивого к изменению яркости фона и объектов, что определяет большую ресурсоемкость вычислительных средств.
Техническим результатом изобретения является упрощение способа телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств и повышение достоверности измерения скорости транспортного средства.
Это достигается тем, что в известном способе телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств, заключающемся в видеонаблюдении за транспортной обстановкой на дорожном полотне с помощью видеокамеры, установленной над дорожным полотном под определенным углом места, выделении движущегося отдельного транспортного средства, находящегося в поле зрения видеокамеры, до измерения калибруют продольный размер кадра с привязкой фактического расстояния на дорожном полотне к относительному расстоянию на кадре, соответствующее конкретному углу места размещения видеокамеры относительно дорожного полотна, периодически фиксируют изображение дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств, производят покадровую съемку дорожного полотна с последующим вычитанием из полученного покадрового изображения, изображения дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств, выявляют перемещающееся транспортное средство на однородном цветовом фоне разностного кадра, выявляют и выделяют реперные метки в виде самых темных и самых светлых частей перемещающегося транспортного средства, и вычисляют геометрические центры реперных меток, измеряют скорости перемещения геометрических центров реперных меток на кадре, усредняют скорости перемещения центров реперных меток на кадре, вычисляют скорости продольного перемещения объекта на основе усредненной скорости перемещения реперных меток и предварительной калибровки продольного размера кадра.
Сущность изобретения поясняется изображениями, где на фиг.1 приведен пример варианта калибровки продольных размеров видеокадра относительно полотна дороги. На фиг.2 и фиг.3, на фиг.4 и фиг.5 приведены примеры покадровой съемки дорожного полотна с последующим вычитанием из полученного покадрового изображения дорожного полотна, свободного от движущихся транспортных средств. На фиг.6 приведен пример разностного кадра перемещающегося объекта.
На приведенных чертежах используются следующие обозначения: дорожное полотно 1, лента маркер 2, транспортное средство 3 и реперные метки 4.
Сущность предложения заключается в том, что в способе телеметрического измерения и фиксации скорости транспортных средств 3 измерение продольной скорости перемещения выделенного транспортного средства 3 на дорожном полотне 1 осуществляется в результате последовательности действий обработки покадровых изображений транспортной обстановки в зоне наблюдения видеокамеры.
После установки видеокамеры относительно участка дорожного полотна 1 видеонаблюдения (что предполагает определенное значение угла места биссектрисы апертуры оптического зеркала видеокамеры относительно плоскости дорожного полотна 1 на участке видеонаблюдения) осуществляется предварительная измерению калибровка продольных размеров видеоизображения относительно реальных расстояний участка дорожного полотна 1 видеонаблюдения. Калибровка осуществляется, например, с применением ленты-маркера 2, размещенной вдоль дорожного полотна 1, на которой нанесены видимые метки расстояний, устойчиво фиксируемые видеокамерой в кадре (на экране, на изображении). Пример варианта калибровки продольных размеров приведен на фиг.1 в виде поперечных линий.
Затем фиксируется и запоминается изображение участка дорожного полотна 1 наблюдения в отсутствии транспортных средств 2. Это процесс предварительной измерению калибровки состояния дорожного полотна 1. Причем получение изображения дорожного полотна 1 в отсутствие движущихся транспортных средств 3 возможно и при наличии перемещающихся транспортных средств. Для этого достаточно осуществить вычитание ряда последовательных кадров и выделить на них части той части кадров, которая свободна от изменяющихся изображений. Заметим, что процедуру калибровки надо проводить периодически, на основе критерия изменения цвета однородного цветового фона разностного кадра при фиксации перемещающегося транспортного средства 3 (возникающего в процессе измерения скорости объекта). Это действие закладывается в программу обработки данных для измерения.
Процесс измерения и фиксации скорости транспортных средств 3 заключается в покадровой съемке дорожного полотна 1 с последующим вычитанием из полученного покадрового изображения, изображения дорожного полотна 1, свободного от движущихся транспортных средств 3 (соответственно: фиг.2 и фиг.3, а также фиг.4 и фиг.5) и выявление на однородном цветовом фоне разностного кадра на фиг.6 перемещающегося транспортного средства 3.
Процесс измерения и фиксации скорости транспортных средств 3 заключается в выделении самых темных и самых светлых его областей на видеоизображении перемещающегося объекта, так называемых реперных меток 4 и вычисление их геометрических центров.
Процесс измерения и фиксации скорости транспортных средств 3 заключается в измерении скорости перемещения геометрических центров реперных меток 4 на кадре, а затем - усреднение скоростей перемещения центров реперных меток 4 в кадре.
Фиксация скорости транспортных средств в транспортном потоке заключается в вычисление скорости продольного перемещения транспортного средства 3 на основе усредненной скорости перемещения реперных меток 4 и предварительной калибровки продольного размера кадра.
Использование изобретения позволяет упростить способ телеметрического измерения скорости транспортного средства и повысить достоверность измерения скорости, так как исключает процедуру определения расстояния до объекта, которая базируется на фиксации геометрических размеров транспортного средства и потому включает этап спектральной селекции объекта (для оптимального выделения его геометрических размеров). Кроме того, этап спектральной селекции объекта осуществляется с применением визуальных оценок оператора, что противоречит автоматизации процесса измерения.