СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
METHOD OF TRAFFIC REGULATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области контроля движения дорожного транспорта, а именно к способам регистрации нарушений правил дорожного движения (ПДД) с использованием видеокамер. Изобретение может быть использовано для контроля соблюдения ПДД в пределах одного поста и выявления и регистрации нарушений ПДД конкретными транспортными средствами (ТС). Изобретение может быть использовано в органах внутренних дел, обеспечивающих контроль дорожного движения.
Уровень техники
Известны методы, широко используемые в настоящее время дорожно-патрульной службой, основанные на зондировании участка автотрассы с помощью радиолокатора. По изменению параметров отраженного от движущегося ТС сигнала, например по изменению частоты, определяют скорость ТС. Однако этот метод не позволяет идентифицировать транспортное средство, т.е. не позволяет распознать государственный регистрационный номер автомобиля и, следовательно, определить его принадлежность владельцу. Для распознавания государственного регистрационного номера транспортного средства, нарушившего скоростной режим, применяется метод с использованием видеокамер, устанавливаемых на дорогах на пути движения транспорта.
Так, известен способ контроля движения транспортных средств, включающий измерение скорости транспортных средств и фиксацию номерных знаков транспортных средств при помощи видеокамеры (см. патент Российской Федерации №99103622, G08G 1/054, опубликован 10.03.2001 г.). В данном изобретении измерение скорости транспортных средств производят с помощью лазерных сигналов, а для увеличения зоны охвата использует несколько видеокамер, по одной на каждую полосу.
Недостатком данного решения является невозможность эксплуатации системы в условиях плотного потока транспортных средств, характерного для современных городских условий. При плотном движении невозможно таким образом однозначно соотнести факт измерения превышения допустимой скорости с каким-то одним конкретным ТС. Это происходит вследствие того, что определение скорости ТС и определение номера ТС производится разными устройствами, и при этом устройство определения скорости имеет зону охвата, в которую одновременно могут попадать несколько ТС. Дополнительно такое решение имеет недостаток, выраженный в дороговизне радара, обычно используемого в качестве измерителя скорости.
Известен также способ контроля движения транспортных средств, включающий измерение скорости транспортных средств и фиксацию номерных знаков транспортных средств при помощи видеокамеры (см. патент Российской Федерации №2382416, G08G 1/052, опубликован 20.02.2010 г.). В данном способе измерение скорости производят радаром с помощью излучения в направлении движущихся по участку дороги ТС импульсов электромагнитного излучения и приема импульсов отраженного электромагнитного излучения.
Недостатком данного решения является невозможность эксплуатации системы в условиях плотного потока транспортных средств, характерного для современных городских условий. При плотном движении невозможно таким образом однозначно соотнести факт измерения превышения допустимой скорости с каким-то одним конкретным ТС. Это происходит вследствие того, что определение скорости ТС и определение номера ТС производится разными устройствами, и при этом устройство определения скорости имеет зону охвата, в которую одновременно могут попадать несколько ТС. Дополнительно такое решение имеет недостаток, выраженный в дороговизне радара, обычно используемого в качестве измерителя скорости.
Известен из уровня техники способ контроля движения транспортных средств, включающий измерение скорости транспортных средств и фиксацию государственных номерных знаков транспортных средств при помощи видеокамеры, сравнение полученных скоростей движения транспортных средств с допустимыми по правилам дорожного движения на данном участке дороги, причем при превышении скорости транспортного средства над допустимой на данном участке дороги производят фиксацию нарушения правил дорожного движения в виде нарушения скоростного режима с идентификацией конкретных нарушителей правил дорожного движения, измерение скорости транспортных средств производят при помощи как минимум двух видеокамер, расположенных вдоль дороги на фиксированном расстоянии друг от друга, при этом производят захват изображения заданного участка дороги с движущимися транспортными средствами, передают данные в электронно-вычислительное устройство по имеющимся каналам связи, производят обработку данных о движении транспортных средств автоматическими программными средствами (см. патент KR 20000024551, 06.05.2000 г.).
Этот способ является наиболее близким по технической сути и выбран в качестве прототипа предложенного решения.
Недостатком прототипа является то, что с помощью него невозможно правильно определить величину превышения скоростного режима на выделенном участке дороги, если размер этого участка составляет несколько метров. Действительно, в этом способе, указанном в прототипе, машина считается материальной точкой, расчеты средней скорости становятся точными для достаточно продолжительного участка дороги - несколько сотен метров или несколько километров. Если две видеокамеры расположены на расстоянии нескольких метров, например на одном посту, то погрешность в измерении скорости движения ТС становится очень высокой.
Раскрытие изобретения
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение главным образом имеет целью предложить способ контроля движения транспортных средств, позволяющий, по меньшей мере, сгладить как минимум один из указанных выше недостатков.
В предложенном изобретении ставится техническая задача в повышении точности определения нарушений скоростного режима с использованием двух видеокамер, расположенных на одном посту.
Данная техническая задача решается за счет того, что видеокамеры располагают на одном посту, обеспечивающем контроль дорожного движения, вычисляют как минимум две параллельные плоскости, каждая из которых проходит поперек дороги через поле зрения соответствующей камеры, при этом считают скорость транспортного средства по времени пересечения указанных плоскостей одинаковыми элементами транспортных средств. Определение времени пересечения любой из указанных параллельных плоскостей одинаковыми элементами транспортных средств производится путем интерполяции как минимум по двум кадрам с заданными временами фиксации.
Благодаря этой выгодной характеристике становится возможным с высокой точностью определить скорость движения ТС при небольшом (в несколько метров) расстоянии между видеокамерами, расположенных на одном посту. Так как в такой ситуации размер самого ТС сравним с расстоянием между видеокамерами, то важно вычислить две параллельные плоскости, по пересечению которых именно одинаковыми элементами транспортных средств можно судить о скорости движения ТС. При этом, так как съемка видеокамерами является набором дискретных изображений, то в общем по таким изображениям нельзя определить момент пересечения построенных плоскостей, которые привязаны к каждой видеокамере, элементом транспортных средств. Поэтому точное время пересечение указанной плоскости является отдельной задачей, которую решают с помощью интерполяции как минимум по двум кадрам с заданными временами фиксации.
Преимущественно в данном изобретении в качестве элементов ТС могут являются элементы государственного номерного знака.
Благодаря этой выгодной характеристике используют в качестве элементов транспортных средств, которые пересекают построенные плоскости, которые привязаны к каждой видеокамере, именно те элементы, которые все равно необходимо фиксировать в предлагаемом методе для идентификации транспортного средства.
Осуществление изобретения
Способ контроля движения транспортных средств состоит в том, чтобы в системе координат, общей для двух камер, построить две параллельных плоскости, каждая из которых пересекает сенсор одной из камер. Одна из этих плоскостей может, например, проходить через оптическую ось первого объектива, а вторая плоскость (параллельная первой плоскости) - через точку фокуса второго объектива. Требованием к ориентации плоскостей является пересечение ими дорожного полотна. При этом расстояние между плоскостями должно быть известно и фиксировано.
Фиксация номера осуществляется следующим образом. Определяются моменты времени пересечения одинаковыми элементами ТС, например элементами государственного номерного знака каждой из плоскостей, и, зная ориентацию плоскостей в пространстве и расстояние между ними, вычисляется скорость движения ТС.
Поскольку все элементы автомобиля находятся на разной высоте от дороги, если считать, что машина едет поступательно, без поворотов, т.е. векторы скоростей всех ее элементов колинеарны, в случае параллельных плоскостей расстояние между точками пересечения этих элементов с этими плоскостями будет одинаково и независимо от высоты над дорогой. Это также можно использовать для уменьшения погрешности. Если бы плоскости были бы не параллельны, то время было бы разное.
Таким образом, получаем особенность заявленного способа контроля движения транспортных средств - ей является нечувствительность способа к высоте государственного номерного знака над дорогой, так как любые отрезки, между двумя параллельным плоскостями и параллельные друг другу, имеют одинаковое расстояние.
Пересечение любой из указанных параллельной плоскости с плоскостью сенсора видеокамеры есть прямая, а в кадре - отрезок. Назовем его контрольным отрезком. Именно его мы и будем наблюдать в кадре. Нужно определить время пересечения элементов ТС с контрольным отрезком. В одной камере - контрольный отрезок 1 и время пересечения t1, в другой камере - контрольный отрезок 2 и время t2. Наша цель - определить t2-t1. Зная расстояние между контрольными отрезками, можно посчитать скорость движения ТС.
Рассмотрим один элемент ТС и последовательность кадров. В каждом кадре элемент имеет заданные координаты, которые в плоскости кадра можно обозначить точками. Из-за дискретности работы видеокамеры по времени, например 25 кадров в секунду, эти точки не сливаются в одну непрерывную линию, а являются изолированными друг от друга. Но если через них провести гладкую кривую, то получится интерполяция траектории движения элемента в кадре, причем на этой траектории в заданных дискретных точках есть еще временная метка - абсолютное время кадра.
Нас интересует время пересечения траектории с каждым контрольным отрезком. Чем больше кадров и чем больше точек - тем точнее можно интерполировать траекторию и определить время и тем меньше статистическая погрешность.
При превышении скорости ТС над допустимой на данном участке дороги производят фиксацию нарушения ПДД в виде нарушения скоростного режима с идентификацией конкретных нарушителей правил дорожного движения, так как именно по наблюдению элементов государственного номерного знака и вычисляют скорость.
Заявленный способ контроля движения транспортных средств может быть осуществлен в промышленности с применением освоенных технологий, материалов и процессов и может быть использован для контроля соблюдения ПДД и выявления и регистрации нарушений ПДД конкретными транспортными средствами. Изобретение может быть использовано в органах внутренних дел, обеспечивающих контроль дорожного движения.
Предложенный способ контроля движения транспортных средств реализован в системе автоматического контроля ТС и прошел экспериментальную проверку в ООО «Вокорд СофтЛаб». Экспериментальная проверка системы, реализующей предложенный способ контроля движения транспортных средств, показала повышение эффективности контроля движения ТС, движущихся в плотном потоке, а именно возможность регистрировать нарушения скоростного режима, одним типом устройств измерения, а именно видеокамерами, которыми уже частично укомплектованы посты, обеспечивающие контроль дорожного движения. При этом создается возможность одновременного определения данных о движении всех ТС, попавших в поле зрение камер. Данный способ контроля движения транспортных средств имеет высокую точность измерения скорости и не зависит от высоты расположения относительно дороги номерного знака ТС. Кроме того, появляется достоверная база для доказывания нарушений ПДД конкретными ТС.
Предложенный способ контроля движения транспортных средств рекомендован к использованию для контроля дорожного движения органами внутренних дел и другими организациями.