Metody komputerowe w inżynierii komunikacyjnej. Pomiary ruchu. doc. dr inż. Tadeusz Zieliński r. ak. 2011/12

Transkrypt

1 Metody komputerowe w inżynierii komunikacyjnej Pomiary ruchu doc. dr inż. Tadeusz Zieliński r. ak. 2011/12

2 Układ wykładu przegląd rodzajów pomiarów detekcja pomiary dynamiczne ważenie pojazdów programy do opracowania wyników fotointerpretacja zdjęć literatura

3 Rodzaje pomiarów parametry ruchu waga pojazdów parkowanie komunikacja zbiorowa bezpieczeństwo ruchu czynniki środowiskowe zużycie energii pomiary zachowań komunikacyjnych

4 detekcja wykrywanie i rejestrowanie pojazdów urządzenia rejestrujące detektor (jakiegoś typu) + zespół rejestrujący cechy najnowszych detektorów: możliwość rozróżniania ponad 20 typów pojazdów przekazywanie wyników do urządzenia centralnego kontrola sprawności przez komputer centralny wykorzystywanie w systemach sterowania ruchem typy detektorów kryteria oceny

5 pneumatyczne elektromagnetyczne magnetyczne radary akustyczne ultradźwiękowe wideo

6 Detektory magnetyczne zasada działania: pomiar pola magnetycznego konieczność wyskalowania (uwzględnienie pola magnetycznego tła) dokładność zliczania pojazdów: + 3.2% (przy V=100 km/h) zalety: małe rozmiary (16*14*2 cm) elastyczność montażu (na jezdni, pod lub nad) wady - wpływ tła więcej:

7 Radary typy: klasyczne (zasada działania zjawisko Dopplera) laserowe obecnościowe (poprzeczne) zalety: niewrażliwość na opady bezpośredni pomiar prędkości wady: klasyczne niemożliwość rejestracji wolnych pojazdów obecnościowe (poprzeczne) - koszty

8 parametry techniczne: Detekcja Radary laserowe b. mała rozbieżność wiązki (60 cm/ 300 m); wskazanie mierzonego pojazdu, V max = 320 km/h dokładność +-1 km/h zasięg do 1.2 km czas pomiaru 0.3 s niezależne od warunków atmosferycznych mogą być ustawione za szybą samochodu niewykrywalne dla antyradarów wykorzystywane przez polska policję więcej:

9 Radary poprzeczne RTMS (Remote Traffic Microwave Sensor) zdalny mikrofalowy czujnik ruchu zasada działania zastosowanie ocena

10 Radary poprzeczne zasada działania montowane prostopadle do jezdni (z reguły) wydzielenie wirtualnych pól detekcji (do 8) zasięg 3 60 m rozdzielczość zdarzeń 10 milisekund

11 Radary poprzeczne zastosowanie

12 Radary poprzeczne ocena zalety: dobre wyniki w czasie opadów wykrywanie pojazdów nieruchomych montaż bez zakłócenia ruchu wysoka bezawaryjność pracy wady - wysoka cena więcej:

13 Wideo zasada działania typy zastosowanie

14 Wideo zasada działania przedmiot analizy: obraz bezpośrednio z kamery obraz z pliku etapy: kalibracja obrazu korekta zniekształceń geometrycznych prawidłowe wymiary korekcja obrazu autobalans (jasność, kontrast, nasycenie, głębia kolorów) wysoka jakość analiza statystyczna wyliczenie podstawowych parametrów fragmentów obrazu rozpoznawalność obiektów analiza obiektowa wyszukanie obiektów na pojedynczym obrazie lub na sekwencji możliwość śledzenia obiektów

15 Wideo - typy stosowana technologia: zakres widzialny: zalety: obraz rzeczywisty możliwość rejestracji wielu zdarzeń obsługa wielu pasów przez 1 kamerę wady: możliwość zasłonięcia małych pojazdów kłopoty z odczytaniem (opady, przejście noc/dzień) podczerwień: zalety: możliwość stosowania tych samych algorytmów w dzień i w nocy wady: bardziej skomplikowane technicznie mniej czytelne metoda analizy: analiza natężenia światła analiza kształtu analiza tablic rejestracyjnych

16 Wideo typy; analiza natężenia światła źródło: S. Datka, W. Suchorzewski, M. Tracz Inżynieria ruchu drogowego, WKŁ 1997

17 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych podstawy historia ocena

18 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych - podstawy źródło: źródło: Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005

19 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; wideorejestrator rejestracja obrazu wideo możliwe uzupełnienia: dodatkowe kamery czytnik w podczerwieni źródło: Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005

20 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; wyzwalacz włączany przez detektor: zewnętrzny (rzadko) wirtualny (na podstawie analizy obrazu) działanie: odczytanie kierunku ruchu (na podstawie 2 wirtualnych linii detekcyjnych na obrazie) rejestracja statycznego obrazu przy usytuowaniu pojazdu w ustalonym miejscu

21 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; bufor przejęcie obrazu do dalszej obróbki szybkie zwolnienie wyzwalacza dla rejestracji następnych pojazdów

22 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; lokalizator przeszukanie fragmentu obrazu ustalenie ramki obejmującej tablicę rejestracyjną analiza ramki ustalenie wymiarów, kąta pochylenia kalibracja ramki wypoziomowanie, przeskalowanie do wielkości wzorca duże różnice w rozwiązaniu tego problemu w różnych systemach

23 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; czytnik podział tablicy na znaki rozpoznawanie pojedynczych znaków: zastosowanie sieci neuronowej (systemy rozpoznawania pisma OCR): sieć makro n wyjść; n liczba wszystkich możliwych znaków n sieci mikro (po jednej dla każdego znaku) każda z jednym wyjściem; trenowane są do rozpoznawania tylko jednego z n możliwych znaków: stosuje się metodę dopasowania wzorców: dokładną wyliczenie miary odstępstwa odczytanego znaku od wzorca z zadanego zbioru (wartość minimalna wybór tego znaku) uproszczoną (szybsza) wyliczenie miary odległości od wzorca tylko dla cech charakterystycznych odczytanego znaku duże różnice w rozwiązaniu tego problemu w różnych systemach

24 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; kontroler składni kontroler składni sprawdzenie zgodności z zadanymi regułami (układ liter i cyfr)

25 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; baza danych przejmuje odczyty zaakceptowane przez kontrolera porównuje z dostępnymi bazami: przesłanie na białą listę pojazdy spełniające zadane warunki przesłanie na czarną listę pojazdy wymagające specyficznej interwencji

26 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy; faks dla pojazdów z czarnej listy zastosowanie przewidzianej akcji; np. jeśli pojazd w zbiorze skradzionych przesłanie danych i obrazu do policji

27 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych - historia świat: lata 80 pierwsze prace; problemy ze zbyt małą mocą obliczeniową komputerów 1995 USA, system pobierania opłat na autostradzie 1997 zarządzanie parkingami (łatwiejsze lepsze, stałe oświetlenie) 2003: Norwegia Oslo + 2 miasta, system pobierania opłat W. Brytania system pobierania opłat za wjazd do Londynu (1000 czytników, koszt 280 mln $, roczny zysk 150 mln $) Polska: firma Metasoft system ATTR firma SoftArt system LPR (odczyt do prędkości 120 km/h, skuteczność 95%, zastosowanie kamery cyfrowej) Politechnika Śląska prace nad wykorzystaniem do pomiarów ruchu

28 Wideo typy; analiza tablic rejestracyjnych - ocena zalety: duża niezawodność (niezależność od pogody, zabrudzenia tablic) dobra skuteczność (rozpoznawalność 95 99%) minimalna obsługa łatwość automatycznej analizy wyników (np. badania statystyczne ruchliwości województwo, gmina) wada koszty wnioski ze względów ekonomicznych podstawowe wykorzystanie to: pobór opłat (parkingi, autostrady) egzekwowanie wykroczeń

29 Wideo zastosowanie pobieranie opłat za przejazd, wjazd (uproszczenie procedury, skrócenie czasu kontroli) dozorowanie obszarów ograniczonego ruchu (parkingi, przejścia graniczne) rejestracja sprawców wykroczeń (drogowych, na stacjach paliw) sterowanie sygnalizacją akomodacyjną (m.in. wychwytywanie pojazdów komunikacji publicznej) nadzór nad ruchem na autostradach (wychwytywanie kolizji, korków itp.) pomiary ruchu źródło: źródło:

30 Wideo zastosowanie pomiary ruchu cel automatyczne zliczanie pojazdów (wraz z ich parametrami) na podstawie obrazu z kamer mierzone wielkości: długość pojazdów liczba pojazdów prędkość zastosowanie: pomiar natężenia i prędkości (z rozbiciem na typy pojazdów) rejestracja wykroczeń drogowych (przekroczenie prędkości, przejazd na czerwonym świetle) zalety: szybkość działania niezawodna, ciągła praca wykorzystanie istniejących kamer wady koszty wnioski przede wszystkim rejestracja wykroczeń źródło:

31 Kryteria oceny detektorów wykrywanie pojazdów nieruchomych zakres mierzonych prędkości wpływ pogody (opady, mgła, smog) możliwość montażu bez zakłócenia ruchu podatność na awarie (fizyczne, oddziaływanie tła) koszty

32 Pomiary dynamiczne Podstawy zasada obserwator jest uczestnikiem ruchu podstawowe warunki stosowania metody: odpowiednia wielkość próby pomiarowej (liczba jazd) odpowiednia strategia jazdy technologia pomiaru: klasyczna nowoczesna zaleta bogactwo danych wada koszty, czasami niejednoznaczność interpretacji wyników więcej: Pomiary i badania ruchu drogowego, WKŁ, Warszawa 1984

33 Pomiary dynamiczne Klasyczna technologia pomiaru pojazd testowy wyposażony w szereg rejestratorów (drogi, prędkości, przyspieszenia itp.) źródło: Pomiary i badania ruchu drogowego, WKŁ 1984

34 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru system VS-GPS (Niemcy) zasada działania: zbieranie danych przetwarzanie danych ocena więcej:

35 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Zbieranie danych obserwator wyposażony w palmtop z odbiornikiem GPS palmtop rejestruje pozycję co sekundę obserwator może wstawiać punkty charakterystyczne (przystanki, skrzyżowania itp.) po zakończeniu pomiaru wyniki przegrywa się na komputer PC

36 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Przetwarzanie danych przetworzenie zapisu pozycji z układu geograficznego WGS na układ współrzędnych prostokątnych dalsze przetwarzanie przez: oprogramowanie systemu VS-GPS oprogramowanie zewnętrzne

37 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Przetwarzanie danych oprogramowanie VS-GPS można: podzielić przejazdy na odcinki (np. między przystankami) dla odcinków zbudować odrębne wykresy (np. prędkości średnie) przedstawić wyniki: na tle map w postaci różnego rodzaju wykresów

38 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Przetwarzanie danych oprogramowanie VS-GPS przedstawienie przejazdu na tle mapy przedstawienie prędkości przejazdu w skali kolorów źródło:

39 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Przetwarzanie danych oprogramowanie VS-GPS wykres czas - droga wykres droga - prędkość źródło:

40 Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Przetwarzanie danych oprogramowanie zewnętrzne eksport danych w postaci plików ASCII przetworzenie za pomocą dowolnego programu (np. Excel-a)

41 bardzo wygodne wszechstronne: Pomiary dynamiczne Nowoczesna technologia pomiaru Ocena badania komunikacji indywidualnej badania komunikacji zbiorowej badania zachowań komunikacyjnych względnie tanie (w porównaniu z pojazdem testowym)

42 Ważenie pojazdów wagi statyczne wagi dynamiczne

43 Ważenie pojazdów Wagi dynamiczne zasada działania wyniki analizy więcej: film:

44 Ważenie pojazdów Wagi dynamiczne zasada działania wbudowana w nawierzchnię waga elektroniczna rejestrator oprogramowanie do analizy

45 Ważenie pojazdów Wagi dynamiczne wyniki zapis wyników pomiarów zdjęcie pojazdu przeciążonego

46 Ważenie pojazdów Wagi dynamiczne analizy

47 Programy do opracowania wyników pomiarów programy specjalistyczne bazy danych arkusze kalkulacyjne

48 Fotointerpretacja zdjęć zastosowanie: badania parkowania ogólne analizy ruchu (np. gęstość)

49 Literatura Magazyn Autostrady 8-9/2004 Narożny L. Detekcja w inżynierii ruchu, Bezpieczne drogi 4/1999 Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005 Datka S., Suchorzewski W., Tracz M. Inżynieria ruchu, WKŁ 1997, rozdz. 4 Pomiary i badania ruchu drogowego, WKŁ 1984