doc. dr inż. Tadeusz Zieliński

r. ak. 2011/12

Metody komputerowe

w inżynierii komunikacyjnej

Pomiary ruchu

Układ wykładu

przegląd rodzajów pomiarów

detekcja

pomiary dynamiczne

ważenie pojazdów

programy do opracowania wyników

fotointerpretacja zdjęć

literatura

Rodzaje pomiarów

parametry ruchu

waga pojazdów

parkowanie

komunikacja zbiorowa

bezpieczeństwo ruchu

czynniki środowiskowe

zużycie energii

pomiary zachowań komunikacyjnych

Detekcja

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

Detekcja

Typy detektorów

pneumatyczne

elektromagnetyczne

magnetyczne

radary

akustyczne

ultradźwiękowe

wideo

Detekcja

Typy detektorów

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: http://www.nu-metrics.com/pages/nc200.html

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

Radary laserowe

parametry techniczne:

b. mała rozbieżność wiązki (60 cm/ 300 m); wskazanie

mierzonego pojazdu,

Vmax= 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: http://www.safetycam.pl

Detekcja

Typy detektorów

Radary poprzeczne

RTMS (Remote Traffic Microwave Sensor)

– zdalny mikrofalowy czujnik ruchu

zasada działania

zastosowanie

ocena

Detekcja

Typy detektorów

Radary poprzeczne – zasada działania

montowane prostopadle

do jezdni (z reguły)

wydzielenie wirtualnych

pól detekcji (do 8)

zasięg 3÷60 m

rozdzielczość zdarzeń

10 milisekund

Detekcja

Typy detektorów

Radary poprzeczne – zastosowanie

Detekcja

Typy detektorów

Radary poprzeczne – ocena

zalety:

dobre wyniki w czasie opadów

wykrywanie pojazdów nieruchomych

montaż bez zakłócenia ruchu

wysoka bezawaryjność pracy

wady - wysoka cena

więcej: http://www.rtms-by-eis.com

Detekcja

Typy detektorów

Wideo

zasada działania

typy

zastosowanie

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

Wideo – typy; analiza natężenia światła

źródło: S. Datka, W. Suchorzewski, M. Tracz Inżynieria ruchu drogowego, WKŁ 1997

Detekcja

Typy detektorów

Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych

podstawy

historia

ocena

Detekcja

Typy detektorów

Wideo – typy; analiza

tablic rejestracyjnych

- podstawy

źródło: Pamuła W. Systemy identyfikacji pojazdów na podstawie tablic rejestracyjnych, Magazyn Autostrady 4/2005

źródło: http://www.metasoft.pl/pl/artr.html

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;

bufor

przejęcie obrazu do dalszej obróbki

szybkie zwolnienie wyzwalacza dla rejestracji następnych pojazdów

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

Wideo – typy; analiza tablic rejestracyjnych; podstawy;

kontroler składni

kontroler składni – sprawdzenie zgodności z zadanymi regułami (układ liter i cyfr)

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

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 http://www.metasoft.pl/pl/artr.html

firma SoftArt http://www.softart.com.pl/oferta_lpr.htm – system LPR (odczyt do prędkości 120 km/h, skuteczność 95%, zastosowanie kamery cyfrowej)

Politechnika Śląska – prace nad wykorzystaniem do pomiarów ruchu

Detekcja

Typy detektorów

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

Detekcja

Typy detektorów

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: http://www.softart.com.pl

źródło: http://www.softart.com.pl

Detekcja

Typy detektorów

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:

http://www.metasoft.pl/pl/ard.html

Detekcja

Typy detektorów

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

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

Pomiary dynamiczne

Klasyczna technologia pomiaru

pojazd testowy – wyposażony w szereg

rejestratorów (drogi, prędkości,

przyspieszenia itp.)

źródło: Pomiary i badania ruchu drogowego,

WKŁ 1984

Pomiary dynamiczne

Nowoczesna technologia pomiaru

system VS-GPS (Niemcy)

zasada działania:

zbieranie danych

przetwarzanie danych

ocena

więcej: http://www.vs-plus.com/prod/vsgps/vs-gps.htm

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

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

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

Pomiary dynamiczne

Nowoczesna technologia pomiaru

Przetwarzanie danych – oprogramowanie VS-GPS

źródło: http://www.vs-plus.com/prod/vsgps/vs-gps.htm

przedstawienie przejazdu

na tle mapy

przedstawienie prędkości przejazdu

w skali kolorów

Pomiary dynamiczne

Nowoczesna technologia pomiaru

Przetwarzanie danych – oprogramowanie VS-GPS

źródło: http://www.vs-plus.com/prod/vsgps/vs-gps.htm

wykres czas - droga wykres droga - prędkość

Pomiary dynamiczne

Nowoczesna technologia pomiaru

Przetwarzanie danych – oprogramowanie zewnętrzne

eksport danych w postaci plików

ASCII

przetworzenie za pomocą dowolnego

programu (np. Excel-a)

Pomiary dynamiczne

Nowoczesna technologia pomiaru

Ocena

bardzo wygodne

wszechstronne:

badania komunikacji indywidualnej

badania komunikacji zbiorowej

badania zachowań komunikacyjnych

względnie tanie (w porównaniu z pojazdem

testowym)

Ważenie pojazdów

wagi statyczne

wagi dynamiczne

Ważenie pojazdów

Wagi dynamiczne

zasada działania

wyniki

analizy

więcej: http://www.cat-traffic.pl/index.php?action=produkty&product=1

film: http://www.youtube.com/watch?v=UBQ0e3oY5CE

Ważenie pojazdów

Wagi dynamiczne – zasada działania

wbudowana w nawierzchnię waga elektroniczna

rejestrator

oprogramowanie do analizy

Ważenie pojazdów

Wagi dynamiczne – wyniki

zapis wyników pomiarów

zdjęcie pojazdu przeciążonego

Ważenie pojazdów

Wagi dynamiczne – analizy

Programy do opracowania

wyników pomiarów

programy specjalistyczne

bazy danych

arkusze kalkulacyjne

Fotointerpretacja zdjęć

zastosowanie:

badania parkowania

ogólne analizy ruchu

(np. gęstość)

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