Способ и система измерения скорости транспортного средства



Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства
Способ и система измерения скорости транспортного средства

 


Владельцы патента RU 2543947:

ЗМ ИННОВЭЙТИВ ПРОПЕРТИЗ КОМПАНИ (US)

Изобретение относится к средствам определения скорости транспортных средств. Техническим результатом является повышение точности определения скорости транспортного средства посредством обеспечения ее определения относительно дороги, по которой движется транспортное средство. В системе процессор в режиме калибровки идентифицирует на захваченных изображениях признак транспортного средства, вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства захваченных изображений, принимает геодезическое расстояние транспортного средства вдоль дороги в моменты времени захвата захваченных изображений, формирует таблицу соответствия, соотносящую размер признака с указанным геодезическим расстоянием, процессор в режиме контроля идентифицирует на захваченных изображениях признак транспортного средства, вычисляет размер в пикселях указанного признака, определяет указанное геодезическое расстояние на каждом изображении с использованием вычисленных размеров в качестве входных данных сформированной таблицы соответствия, определяет скорость транспортного средства. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и системе определения скорости транспортного средства по захваченным изображениям. Предпочтительно, если только одна камера используется для захвата изображений. Однако для захвата изображений могут использоваться две и более камер.

Обычно скорости транспортного средства измеряются с использованием активных средств, таких как радар. Радар испускает волну известной частоты, которая отражается от движущейся мишени обратно на сенсор радара. Устройство измеряет эффект Доплера, вызванный движением транспортного средства, и использует его для оценки скорости транспортного средства. Это измерение может быть выполнено неточно вследствие присутствия других транспортных средств в непосредственной близости от мишени; испускаемая волна не может различать транспортные средства. Более того, такой подход позволяет измерить только относительную скорость мишени и эмиттера/сенсора, а не скорость транспортного средства относительно дороги, по которой оно движется и которая может быть под углом к направлению излученной волны.

Поэтому существует необходимость предложить способ определения скорости транспортного средства относительно дороги, по которой оно движется и который, предпочтительно, сможет различать множество транспортных средств.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения обеспечивается система измерения скорости транспортного средства согласно п.1 формулы изобретения.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения обеспечивается способ измерения скорости транспортного средства согласно п.18 формулы изобретения.

Теперь настоящее изобретение будет описано только на примере со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 представляет схематическое изображение устройства, используемого для калибровки камеры;

Фиг.2а показывает график зависимости расстояния вдоль дороги, от камеры (ось Х) до транспортного средства, от размера номерного знака в пикселях (ось Y) для различных высот номерного знака;

Фиг.2b показывает таблицу расстояний вдоль дороги, от камеры до транспортного средства, проиндексированную размером номерного знака в пикселях (Х) и вертикальным положением (Y) номерного знака на изображении;

Фиг.3 показывает схематическое изображение эффекта высоты номерного знака на плоскости изображения;

Фиг.4 показывает блок-схему, представляющую этапы режима калибровки второго варианта осуществления изобретения;

Фиг.5 показывает блок-схему, представляющую этапы режима измерения второго варианта осуществления изобретения;

Фиг.6 показывает блок-схему, представляющую этапы режима калибровки третьего варианта осуществления изобретения;

Фиг.7 показывает блок-схему, представляющую этапы режима измерения третьего варианта осуществления изобретения;

Фиг.8 показывает первый этап заполнения таблицы соответствия модели, представленной на Фиг.2b;

Фиг.9 показывает второй этап заполнения таблицы соответствия модели, представленной на Фиг.2b; и

Фиг.10 показывает третий этап заполнения таблицы соответствия модели, представленной на Фиг.2b.

Далее раскрывается способ оценки скорости транспортного средства по последовательности двух и более изображений.

Хорошо известно, что удаленные объекты определенного размера кажутся меньше, чем находящиеся поблизости объекты того же размера. Этот эффект соответствует изменению размера объекта в плоскости изображения, так что размер объекта в пикселях на изображении служит признаком расстояния от объекта до камеры.

Для транспортных средств, движущихся по дороге, Евклидово расстояние между транспортным средством и камерой служит признаком геодезического расстояния между ними вдоль дороги (отображение один к одному в случае камеры, направленной вдоль однополосной дороги).

Скорость транспортного средства таким образом может быть определена путем преобразования размера объекта в пикселях на смежных кадрах последовательности захваченных изображений в расстояния вдоль дороги, соответствующие тем размерам, и затем умножением изменения в расстоянии на частоту кадров. В качестве альтернативы могут использоваться последовательные, но разнесенные друг от друга кадры, и изменение в расстоянии делится на время между кадрами.

Такие способы могут содержать этапы, на которых: обнаруживают номерной знак на изображении; определяют размер номерного знака; и преобразуют размер в расстояние вдоль дороги.

Способы обнаружения номерного знака на изображении хорошо известны в области систем автоматического распознавания номерного знака. Выход такого детектора может распознавать пиксели изображения, которые представляют номерной знак (например, путем вывода бинарного изображения, где пиксель со значением 1 соответствует наличию номерного знака, пиксель со значением 0 соответствует отсутствию номерного знака). Детектор номерного знака может быть реализован как часть системы автоматического распознавания номерного знака или как отдельное устройство.

Из идентификации пикселей на изображении, которые соответствуют номерному знаку, может быть взят набор измерений различных размеров. Например, может быть измерена длина; ширина номерного знака в пикселях может быть вычислена или может быть определена длина диагонали между противоположными углами. В качестве альтернативы размером может быть площадь номерного знака в пикселях. В нижеследующем описании термин «размер» обозначает как длины, так и площади.

Также может быть определено положение номерного знака на изображении. Положение может быть определено рядом способов. Например, положение совокупности пикселей, идентифицированных как образующие номерной знак, может быть определено как центроид пикселей.

Термин «вертикальный», используемый в отношении положения на захваченном изображении, означает направление в плоскости изображения, которое соответствует изменению в вертикальном положении объекта в реальном мире.

Фиг.1 показывает схематическое представление калибровки системы измерения скорости, которая использует камеру 200 для определения скорости транспортного средства, движущегося по дороге 50.

Камера 200 содержит устройство 210 ввода, которое принимает сигнал от устройства 110 измерения расстояния.

При этом варианте осуществления изобретения устройство 110 измерения расстояния - колесо с сенсором, который настроен для определения, когда колесо поворачивается на заданное расстояние (например, 10 см), и выдает сигнал каждый раз, когда это расстояние было пройдено. Таким образом, сигнал является признаком расстояния, которое калибровочное колесо 100 прошло по дороге. В альтернативном варианте осуществления изобретения устройство измерения расстояния может быть устройством лазерного измерения с каналом связи RS232 или Ethernet (или с инфракрасным, или радиочастотным трансляционным каналом связи) с камерой.

Калибровочное транспортное средство 100 имеет признак, например, номерной знак 150, на высоте 130 от дороги 50 (когда используется).

Когда калибровочное транспортное средство 100 движется вдоль длины дороги 55, камера 200 захватывает изображения транспортного средства 100, включая номерной знак 150. Эти изображения могут захватываться каждый раз, когда калибровочное транспортное средство 100 проходит определенное расстояние, или в качестве альтернативы в заданные моменты времени.

Размер номерного знака 150 в пикселях записывается вместе со связанным расстоянием вдоль дороги от камеры (то есть от точки на дороге непосредственно под камерой - для плоской дороги с нулевым градиентом это будет горизонтальное расстояние от камеры). Следует отметить, что точка, от которой вычисляются расстояния, произвольная, однако местоположение непосредственно под камерой - удобная точка.

Высота знака 130 может влиять на интервал расстояний от камеры, за пределами которого номерной знак виден в плоскости изображения. Номерной знак переустанавливается на другую высоту 13, и захват изображений повторяется. Набор последовательностей изображений может быть захвачен для знаков на переменных высотах 130, и записываются размер знака на изображении и расстояние вдоль дороги от калибровочного транспортного средства до камеры, соответствующие каждой последовательности.

Фиг.2а показывает результаты для различных высот номерного знака, нанесенные на график зависимости расстояния вдоль дороги от камеры (ось Х) до транспортного средства от размера номерного знака в пикселях (ось Y). На этом графике размер номерного знака определялся как ширина номерного знака.

Как можно увидеть из графика, результаты демонстрируют монотонную зависимость, для каждой высоты, между размером знака и горизонтальным расстоянием от камеры. Таким образом, для известной высоты знака размер знака непосредственно преобразуется в расстояние от точки непосредственно под камерой однозначно (то есть нет двух расстояний, которые соответствуют одному и тому же размеру знака для данной высоты номерного знака).

Более того, можно видеть, что высота знака оказывает незначительный эффект на размер номерного знака, и поэтому ее можно выборочно не учитывать в некоторых вариантах осуществления изобретения (в особенности, когда номерной знак далеко от камеры; чем больше горизонтальное расстояние от камеры до транспортного средства, тем меньше эффект высоты номерного знака). Такие варианты осуществления могут быть откалиброваны с использованием средней высоты номерного знака или с использованием данных о номерных знаках различных высот, где информацией о высоте можно пренебречь.

Вид графика для каждой высоты номерного знака 150 определяется факторами, включающими в себя градиент дороги 50, положение камеры 200 относительно дороги 50, искажение, вносимое линзой камеры 200.

Хотя в этом варианте осуществления изобретения камера 200 располагается непосредственно над дорогой 50 и направлена вдоль дороги 50, это не существенно, так как вид графика может также учитывать другие факторы (особенно параллактический эффект). В таких случаях определяемое расстояние вдоль дороги может быть измерено от ближайшей к камере точки вдоль дороги.

На самом деле камера может быть расположена в любом месте, которое обеспечит вид номерных знаков транспортных средств с двух или более положений.

При альтернативном расположении камера 200 устанавливается на столб на боковой стороне дороги 50 и направляется под углом к дороге 50 так, что длина дороги 50 попадает в поле зрения камеры.

Хотя выше раскрывается измерение размера номерного знака 150, надо отметить, что может использоваться любой подходящий признак. Например, само транспортное средство может быть признаком. Методы обработки изображения могут использоваться, чтобы обнаружить боковые зеркала машины, и размер машины может быть определен как расстояние между обнаруженными боковыми зеркалами. В качестве альтернативы признаком могут быть переднее и заднее ветровые стекла или бамперы.

Используя график вида, показанного на фиг.2а, возможно определить местоположение транспортного средства вдоль дороги исключительно из размера признака, обнаруженного на изображении. Это может быть сделано линейной интерполяцией точек на графике. В качестве альтернативы могут использоваться известные методы, чтобы аппроксимировать данные кривой или сплайном, чтобы получить функцию, которая будет использована либо для создания таблицы соответствия, либо будет непосредственно применена к данным измерения размера, чтобы посредством этого вывести соответствующее расстояние. Например, функция может быть кусочно-непрерывной линейной аппроксимацией графика так, как показано на фиг.2а, то есть совокупностью прямых линий, проведенных между точками данных. Также следует отметить, что, так как размером на фиг.2a является ширина признака, которая обратно пропорциональна расстоянию от камеры 200, линия наилучшей аппроксимации может иметь форму (1/y)-m·x+c.

Хотя описание выше раскрывает способ, при котором один размер используется для определения расстояния до транспортного средства, в некоторых случаях возможно улучшить точность использованием также позиционной информации.

Фиг.3 демонстрирует принцип, по которому отличительная высота номерного знака является подходящей в предельном случае, когда изображение захватывается очень близко к камере.

На фиг.3 транспортное средство (не показано) с номерным знаком 150 движется по направлению стрелки 305 к камере 200 вдоль дороги 50.

Если номерной знак 150 на высоте 313, тогда оно будет двигаться вдоль линии 310. Изображение 315 захватывается камерой 200, когда номерной знак 150 находится в положении А.

Если номерной знак 150 на высоте 323, тогда оно будет двигаться вдоль линии 320. Изображение 325 захватывается камерой 200, когда номерной знак 150 находится в положении D.

На расстоянии от камеры 200, соответствующем радиусу круга 270, номерной знак 150 на захваченном изображении будет выглядеть имеющим особенный размер. Круг 270 пересекает линию 310 в точке А и линию 320 в точке D. Так как в каждом случае номерной знак 150 находится на одном и том же расстоянии от камеры, он будет выглядеть имеющим один и тот же размер на изображении 315 и на изображении 325. Однако различная высота номерного знака 150 в каждом случае приводит к различному вертикальному положению на каждом изображении 315, 325.

Таким образом, хотя в этом предельном случае может быть видна значительная разница в горизонтальном положении точек А и D, эта неоднозначность может быть устранена учетом вертикального положения на захваченном изображении 315, 325.

Следует отметить для полноты, что хотя вертикальное положение на изображении номерного знака, движущегося вдоль линии 310 в точке А такое же, как вертикальное положение на изображении номерного знака, движущегося вдоль линии 320 в точке C, изображения номерного знака 150, захваченные в каждой из этих точек, приведут к различному размеру номерного знака 150 на каждом изображении.

Таким образом, существует преобразование один к одному измерений вертикального положения на захваченном изображении и размера признака на захваченном изображении в местоположение вдоль дороги.

В ситуациях, когда высота номерного знака в реальном мире оказывает значительное влияние на размер номерного знака в плоскости изображения, таблица соответствия может быть создана с дополнительной позицией (в дополнение к размеру номерного знака) для вертикального положения номерного знака на изображении (и выборочно, в случае многополосной дороги, дополнительная позиция для поперечного положения).

Фиг.2b показывает таблицу с размером номера на изображении по оси Х и с Y-положением (то есть вертикальной высотой) номера на изображении по оси Y. Каждый элемент таблицы относится к расстоянию вдоль дороги от камеры, снимающей изображение для знака с размером знака, Х, и вертикальным положением, Y.

Каждая комбинация вертикального (Y) положения на изображении и размера знака (Х) относится к уникальной точке в пространстве, которая может соотноситься с уникальным расстоянием вдоль дороги от камеры. Для данного местоположения составляется информация «таблица-местоположение», такая как показано на Фиг.2b, сопоставляющая размер номерных знаков и вертикальное положение на изображении с измеренными расстояниями от камеры.

Обычно захват данных повторяется с тем, как знак устанавливается на постепенно увеличивающихся высотах на передвижном блоке, от 100 мм до 2,1 м. Измеренное расстояние вдоль дороги записывается в двумерную таблицу соответствия, имеющую индексами вертикальные положения номерного знака на изображении и размер знака. Математическая интерполяция может быть применена к специфическим проведенным измерениям, чтобы заполнить таблицу соответствия без необходимости проводить измерения во всех точках в таблице, как будет описано ниже.

В качестве альтернативы созданию таблицы соответствия местоположений измеренные данные могут использоваться для определения математической функции, которая соотносит вертикальное положение знака на захваченном изображении и размер знака на захваченном изображении с дорожным расстоянием от камеры.

Таблица соответствия (или математическая функция) местоположений будет учитывать эффекты геометрии местоположения, включая градиент дороги и искажение линзы.

При альтернативном расположении камера 200 устанавливается на столб на боковой стороне дороги 50 и направлена под углом к дороге 50 так, что длина дороги 55 попадает в поле зрения камеры. При таком расположении горизонтальное положение транспортного средства на дороге может стать подходящим.

В таком случае процедура сбора данных, описанная выше, повторяется для известных интервалов перпендикулярно дороге, например интервалов 250 мм. Заполненная таблица тогда становится трехмерной, с двумя индексами в виде положений знака (то есть положение по осям х и y) в пределах изображения и одним индексом в виде размера знака, три индекса соотносятся с двумерным (х - расстояние вдоль дороги; y - расстояние поперек дороги) положением на дороге. Информация сохраняется для каждой высоты знака так, что собирается набор таблиц (или алгоритмов). Штанга может быть установлена на калибровочное транспортное средство с множеством (например, тремя) номерных знаков, размещенных в ширину штанги, например, один для центральной полосы и по одному для каждой из других полос трехполосной дороги так, что все данные могут быть собраны за один калибровочный прогон для каждой высоты знака.

В качестве альтернативы система могла бы быть протестирована для каждой полосы и классификатор мог бы использоваться для определения данных изображения, какая система подходит для каждого обнаруженного транспортного средства.

Номерные знаки имеют стандартные размеры и соотношения размеров; они могут быть обнаружены системой автоматически. Процесс сбора данных может быть повторен для каждого варианта. В качестве альтернативы конверсионный алгоритм мог бы использоваться для экстраполяции одного варианта номерного знака на другой, чтобы избежать необходимости сбора данных для каждого варианта. Когда захваченное изображение последовательно обрабатывается (после завершения инициализации системы), вариант номерного знака на изображении определяется (например, из соотношения размеров), и затем выбирается таблица соответствия (или математическая функция), подходящая для определенного варианта номерного знака. Точность системы будет зависеть от достоверно установленного равенства между номером на изображении и соответствующей откалиброванной таблицей соответствия или функцией; меньший номерной знак заставит транспортное средства казаться движущимся быстрее из-за данных, используемых для большего номерного знака. Система отфильтрует недопустимые, несоответствующего размера номерные знаки.

Используя таблицу вида, изображенного на фиг.2b, когда определено вертикальное положение номерного знака (и по выбору, или горизонтальное положение, или подходящая полоса, если дорога имеет более чем одну полосу), возможно определить местоположение транспортного средства вдоль дороги по размеру номерного знака, обнаруженного на захваченном изображении с использованием соответствующей таблицы соответствия, или соответствующей математической функции.

Устройство 110 измерения расстояния вышеописанного варианта осуществления изобретения - колесо, которое вычисляет расстояние, пройденное колесом. Однако, как упомянуто выше, могут использоваться другие устройства измерения расстояния, известные в данной области, такие как лазерное измерительное устройство, или приемник глобальной системы навигации и определения положения (GPS) (предпочтительно использовать дифференциальный приемник) может использоваться для обеспечения измерения местоположения, из которого может быть определено соответствующее расстояние.

В дальнейшем аспекте изобретение обеспечивает систему для осуществления способа измерения скорости транспортного средства.

Предпочтительные варианты осуществления системы содержат: одну или более камер для захвата изображений транспортного средства, движущегося вдоль дороги; процессор для выполнения заданий по обработке изображений; и память для сохранения времени и данных измерения, и таблицы соответствия.

Последующее описывает режимы работы второго варианта осуществления изобретения. В этом варианте осуществления изобретения единственный размер используется для определения скорости транспортного средства.

Система имеет два режима работы: режим калибровки и режим измерения. Эти режимы осуществляются с использованием устройства, представленного на фиг.1.

Блок-схема, представляющая этапы режима калибровки второго варианта осуществления изобретения, для характерной высоты признака 150, показана на фиг.4.

Этапы способа, осуществляемые в режиме калибровки второго варианта осуществления изобретения, начинаются с этапа С2-1. Способ начинается на этапе С2-1, когда сигнал запуска принят на камере 200 через вход 210. Этот сигнал мог бы быть выходом устройства 110 измерения расстояния, которое указывало бы, что калибровочное транспортное средство 100 начало измерение расстояния, или когда признак 150 входит в поле 250 зрения камеры 200; когда транспортное средство на длине дороги 55.

В качестве альтернативы способ мог бы начаться в ответ на запускающий сигнал хронирования с другого устройства, такого как таймер так, что последующие шаги осуществлялись бы периодически.

На этапе С2-2 расстояние вдоль дороги 50 от камеры 200 до калибровочного транспортного средства 100 определяется с использованием устройства 110 измерения расстояния на калибровочном транспортном средстве 100.

На этапе С2-3 камера захватывает изображение.

Этапы С2-2 и С2-3 могут осуществляться одновременно (как показано на фиг.4) так, что захваченное изображение точно соответствует расстоянию вдоль дороги во время захвата изображения. Важно то, что измерение расстояния из этапа С2-2 соответствует положению калибровочного транспортного средств 100 относительно опорной точки, когда захватывается изображение.

На этапе С2-4 процессор осуществляет технику обработки известного изображения, чтобы идентифицировать признак 150 калибровочного транспортного средства на захваченном изображении.

На этапе С2-6 процессор определяет размер признака 150 калибровочного транспортного средства на захваченном изображении.

На этапе С2-7 процессор записывает в память размер признака 150 и расстояние вдоль дороги от калибровочного транспортного средства 100 до камеры 200.

На этапе С2-8 процессор проверяет, больше ли расстояние вдоль дороги заданного порогового значения, который соответствует точке, в которой камера больше не может захватывать подходящее изображение признака 150 калибровочного транспортного средства 100. Это может быть точка, в которой признак 150 больше не находится в поле 250 зрения камеры 200, которое соответствует длине дороги 55. Если расстояние меньше, тогда повторяются этапы с С2-1 до С2-8. Если расстояние больше, осуществляется этап С2-10.

На этапе С2-10 процессор формирует таблицу соответствия, соотносящую расстояние вдоль дороги 50 с размером признака 150.

В качестве альтернативы на этапе С2-10 процессор формирует функцию, которая дает расстояние вдоль дороги 50 для данного размера признака 150.

В качестве другой альтернативы процессор обеспечивает способ определения расстояния, основанный на размере признака 150.

Пока этап С2-10 показан находящимся за рамками цикла, предусмотренного этапом С2-8, если каждая собранная точка данных формирует одни входные данные в таблице соответствия, этот этап может быть осуществлен в рамках цикла, например, сразу после этапа С2-7.

Режим калибровки второго варианта осуществления изобретения может быть осуществлен с использованием признака 150 на высоте, которая соответствует средней/стандартной высоте для такого признака. В качестве альтернативы отбор высот признака на калибровочном транспортном средстве мог бы использоваться, и кривая аппроксимировала бы все точки всех высот.

Блок-схема, представляющая этапы режима измерения второго варианта осуществления изобретения, показана на фиг.5.

Способ, осуществляемый в режиме измерения, повторяемый способ, начинающийся с этапа М2-1. Способ начинается и повторяется по синхронизирующему импульсу.

Этапы М2-2 и М2-3 могут осуществляться одновременно. На этапе М2-2 изображение захватывается камерой 200, и на этапе М2-3 время захвата изображения записывается.

На этапе М2-4 процессор осуществляет технику обработки известного изображения, чтобы идентифицировать признак 150 транспортного средства 100 на захваченном изображении.

На этапе М2-6 процессор определяет размер признака 150 транспортного средства 100 на захваченном изображении.

На этапе M2-7 процессор обращается к таблице соответствия (или функции), которая была сформирована в режиме калибровки. Расстояние вдоль дороги транспортного средства вычисляется с использованием таблицы соответствия. Входные данные для таблицы соответствия - это размер признака, определенный на этапе М2-6.

На этапе М2-8 процессор записывает в память расстояние вдоль дороги и время захвата изображения.

На этапе М2-9 процессор обращается к памяти, чтобы определить, существуют ли уже входные данные для транспортного средства. Если нет, способ возвращается на этап М2-1. Если да, осуществляется этап М2-10.

На этапе М2-10 процессор определяет скорость транспортного средства на основании записанных расстояния и времени. Конкретно, скорость может быть определена как изменение в расстоянии транспортного средства вдоль дороги, деленное на период времени между захватом соответствующих изображений.

Последующее описывает третий вариант осуществления изобретения, в котором вертикальное положение идентифицированного признака 150 учитывается в дополнение к размеру, для большей точности.

Блок-схема, представляющая этапы режима калибровки третьего варианта осуществления изобретения, показана на фиг.6.

Этапы С3-1 - С3-4, С3-6, С3-8 такие же, как этапы С2-1 - С2-4, С2-6, С2-8.

На этапе С2-5 процессор определяет вертикальное положение признака 150 на захваченном изображении.

На этапе С3-7 процессор записывает в память размер признака 150, вертикальное положение признака 150 на захваченном изображении и расстояние вдоль дороги от калибровочного транспортного средства 100 до камеры 200.

На этапе С3-9 высота признака 150 на калибровочном транспортном средстве 100 увеличивается, и процесс повторяется. Как только высота признака 150 превосходит заданный интервал, процесс переходит к этапу С3-10.

На этапе С3-10 процессор формирует таблицу соответствия, соотносящую расстояние вдоль дороги 50 с двумя входными данными, размером признака 150 и вертикальным положением признака 150 на изображении.

Как и во втором варианте осуществления изобретения, на этапе С3-10 может формироваться или таблица соответствия, или функция. При любой альтернативе процессор обеспечивает способ определения расстояния на основе размера признака 150 и вертикального положения признака 150 на изображении. Более того, подобно этапу С2-10 этап С3-10 может альтернативно располагаться в пределах цикла, предусмотренного этапом С3-8.

Функция для определения расстояния на основе двух входных данных может быть сформирована аппроксимацией поверхности данных.

В качестве альтернативы, особенно если калибровочные данные частые, функция может быть просто линейной интерполяцией между двумя ближайшими точками данных. Эквивалентные методики, которые хорошо известны из предшествующего уровня техники, могут использоваться.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения таблица соответствия может быть сформирована в следующем процессе. Хотя в этом варианте осуществления изобретения это процесс полностью осуществляется как часть этапа С3-10, некоторые подэтапы могли бы осуществляться в различных точках общего процесса.

Во-первых, как показано на фиг.8, для каждой высоты признака 150 на калибровочном транспортном средстве 100, расстояние вдоль дороги 50, измеренное на этапе С3-2, вводится в таблицу соответствия с индексом, определенным как вертикальное положение признака 150 на изображении, измеренное на этапе С3-5, и как размер признака 150 на изображении, измеренный на этапе С3-6. Измеренные данные представлены на фиг.8 буквой «р».

Затем хорошо известные регрессионные методики используются для завершения по меньшей мере одних входных данных в каждом ряду и столбце между первыми и последними входными данными для данной высоты признака 150, то есть введенные данные следуют «направляющей» через таблицу соответствия без каких-либо пропусков. Регрессия может быть линейной или более высокого порядка. Данные, вычисленные по регрессии, представлены на фиг.8 буквой «q».

Когда данные для одной высоты признака 150 введены и регрессия проведена, эти этапы должны быть повторены для данных, захваченных для других высот признака 150. Это приводит к частично заполненной таблице, такой как показано на фиг.9.

Окончательно, дальнейшие регрессионные методики могут заполнить пропуски между «направляющими» в таблице соответствия. Эти значения представлены на фиг.10 буквой «r».

По выбору таблица может быть записана с использованием методики разреженных таблиц.

Блок-схема, представляющая этапы режима измерения третьего варианта осуществления изобретения, показана на фиг.7.

Этапы М3-1 - М3-4, М3-6 и М3-8 - М3-10 такие же, как этапы М2-1 - М2-4, М2-6 и М2-8 - М2-10.

На этапе М3-5 процессор определяет вертикальное положение признака 150 на захваченном изображении.

На этапе М3-7 процессор обращается к таблице соответствия (или функции), которая была сформирована в режиме калибровки. Расстояние вдоль дороги транспортного средства вычисляется с использованием таблицы соответствия. Входные данные для таблицы соответствия - это размер признака и вертикальное положение признака.

Описание выше предполагает простейший сценарий только одного транспортного средства в поле зрения камеры. Однако описание может быть применено к ситуации, в которой множество транспортных средств присутствуют в одно и то же время, просто путем применения известных методик слежения, таких как фильтр Кальмана или частичный фильтр, к последовательности захваченных изображений, чтобы дать возможность системе определить соответствия между движущимися транспортными средствами, появляющимися на каждом захваченном изображении.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором измеренный признак - номерной знак, также возможно применить известные методики автоматического распознавания номерного знака, чтобы прочитать регистрационный номер на номерном знаке на каждом изображении и посредством этого отследить транспортное средство от одного кадра до следующего на этом основании. В таком варианте осуществления изобретения в режиме измерения регистрационный номер для каждого транспортного средства может быть сохранен на этапе М2-8 или М3-8 вместе с другими параметрами, и на этапе М2-9 или М3-9 процессор может проверить любые ранее сохраненные данные для данного транспортного средства.

Использование номерных знаков (или другого признака, который уникально идентифицирует транспортное средство) и получающаяся способность системы различать транспортные средства дает возможность использовать множество камер для определения скорости транспортного средства. Например, каждая камера могла бы иметь сопряженную таблицу соответствия, которая соотносит размер номерного знака с расстоянием вдоль дороги от соответствующей опорной точки. Расстояние, пройденное транспортным средством за время между захватом изображений каждой камерой, может быть вычислено с использованием расстояний вдоль дороги от соответствующих опорных точек для каждой камеры и известного фиксированного расстояния между опорными точками.

Варианты осуществления изобретения выше раскрывают способы, в которых скорость определяется вначале получением расстояния из размера признака и затем использованием расстояния для вычисления скорости. Хотя этот способ предпочтителен из-за гибкости в выборе соответствующих изображений, в рамках возможностей квалифицированного в данной области специалиста сформировать таблицу соответствия, имеющую двое входных данных, а именно размер признака, измеренный на каждом из двух изображений в отдельные моменты времени, разделенные заданным периодом, которые непосредственно давали бы измерение скорости. Это даже может быть осуществлено для системы, имеющей множество камер.

Таблица соответствия могла бы даже быть сформирована с дополнительными входными данными для вертикального положения на каждом изображении, то есть таблица соответствия была бы сформирована как матрица матриц, то есть четырехмерный тензор.

Описанные выше способы могут быть применены на дороге, имеющей множество полос путем формирования таблицы соответствия или функции, соотносящей расстояние вдоль дороги с размером признака индивидуально для каждой полосы. Такой вариант осуществления изобретения мог бы использовать известные методики отслеживания/распознавания для определения того, в какой полосе находится машина.

В случае транспортного средства, которое меняет полосы между последовательными захваченными изображениями, расстояние вдоль дороги, соответствующее каждому захвату изображения, может быть определено. Либо скорость может быть оценена по изменению расстояния вдоль дороги, либо простая тригонометрия может быть применена, чтобы учесть горизонтальное (связанное со сменой полосы) перемещение в переходном периоде. В применениях, включающих в себя требование соблюдений пределов скорости, может быть предпочтительно использовать первое, так как такое привело бы к недооценке скорости.

Более того, если таблица соответствия расширена на еще два измерения, горизонтальные положения признака 150 на каждом изображении могут использоваться как входные данные. Это устранило бы любую неоднозначность, вызванную широкими дорогами/полосами, которая могла бы быть значительной, если камера направлена под большим углом относительно дороги. Таблица соответствия была бы откалибрована, как упомянуто выше, с использованием различных горизонтальных положений (в реальном мире) калибровочного транспортного средства, или калибровочного транспортного средства с множеством номерных знаков в различных горизонтальных положениях (например, одно - по центру полосы и по два - на крайней левой и крайней правой частях полосы).

Описанный способ определения скорости может использоваться в автономной системе или может быть встроен в стандартную систему автоматического распознавания номерного знака, такой как система записи номерных знаков машин, въезжающих на территорию, с целью взимания оплаты. Выгодно, если бы такое устройство разделяло функциональные возможности детектирования номерного знака и распознавания номерного знака между существующей системой и системой определения скорости.

Минимальное количество изображений, из которых определяется скорость, - два. Однако могут использоваться более чем два изображения. Например, данные от множества изображений могут использоваться с целью определения размера признака, или оценка скорости может быть основана на ряде измерений.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что хотя таблица соответствия используется в предпочтительном исполнении вариантов осуществления изобретения выше, функциональные возможности таблицы соответствия могут быть выполнены с использованием соответствующим образом разработанной функции или алгоритма.

Следует отметить, что описанная система может использоваться в сочетании с другими механизмами детектирования скорости, такими как расчет времени перемещения между двумя детекторами транспортных средств, для того чтобы удовлетворить требования закона для систем проверки скорости по обеспечению двух независимых физических измерений скорости. Более того, камера могла бы инициироваться посредством детекторов транспортных средств.

1. Система измерения скорости транспортного средства, имеющего признак известного размера, содержащая:
одну или более камер для захвата изображений транспортных средств на дороге;
средство хронирования для хронирования захвата изображений;
процессор, выполненный с возможностью работы по меньшей мере в режиме калибровки или режиме контроля,
причем:
(i) в режиме калибровки процессор:
идентифицирует на захваченных изображениях признак транспортного средства;
вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства на двух или более захваченных изображениях;
принимает в качестве входных данных геодезическое расстояние транспортного средства вдоль дороги в моменты времени захвата захваченных изображений; и
формирует таблицу соответствия или функцию, соотносящую вычисленный размер признака с геодезическим расстоянием транспортного средства вдоль дороги; и
(ii) в режиме контроля процессор:
идентифицирует на захваченных изображениях признак транспортного средства;
вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства на двух или более захваченных изображениях;
определяет геодезическое расстояние транспортного средства вдоль дороги на каждом изображении с использованием вычисленных размеров в качестве входных данных сформированной таблицы соответствия или функции; и
определяет скорость транспортного средства на основании определения геодезического расстояния транспортного средства вдоль дороги на каждом изображении и моментах времени, в которые каждое изображение было захвачено.

2. Система по п.1, в которой процессор выполнен с возможностью определения по меньшей мере по одному из захваченных изображений вертикального положения идентифицированного признака транспортного средства на изображении, и скорость транспортного средства определяют с использованием определенного вертикального положения в качестве входных данных таблицы соответствия или функции.

3. Система по п.1 или 2, в которой процессор выполнен с возможностью определения по меньшей мере по одному из захваченных изображений горизонтального положения идентифицированного признака транспортного средства на изображении, и скорость транспортного средства определяют с использованием определенного горизонтального положения в качестве входных данных таблицы соответствия или функции.

4. Система по п.1, которая может измерять скорость транспортного средства на многополосной дороге и в которой процессор идентифицирует, какая полоса занята транспортным средством, и скорость транспортного средства определяют по захваченным изображениям на основании того, какая полоса занята транспортным средством.

5. Система по п.1, содержащая одну камеру, которая захватывает по меньшей мере два изображения транспортного средства.

6. Система по п.1, содержащая более чем одну камеру, каждая из которых захватывает по меньшей мере одно изображение транспортного средства.

7. Система по п.1, в которой:
в режиме калибровки:
одна или более камер захватывает множество изображений калибровочного транспортного средства, которое имеет средство измерения пройденного расстояния, причем калибровочное транспортное средство содержит часть системы, когда система работает в режиме калибровки;
множество изображений захватывают для отличающихся расстояний калибровочного транспортного средства от камер(ы);
средство ввода принимает от средства измерения пройденного расстояния входные данные, показывающие геодезическое расстояние вдоль дороги от камер(ы) до калибровочного транспортного средства;
процессор идентифицирует на захваченных изображениях признак калибровочного транспортного средства;
процессор соотносит каждое захваченное изображение с указанным геодезическим расстоянием вдоль дороги;
процессор вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства на каждом захваченном изображении;
процессор формирует таблицу соответствия, которая сохраняет вычисленные размеры, соотнесенные с указанными геодезическими расстояниями вдоль дороги, и
в режиме контроля:
одна или более камер захватывает множество изображений транспортного средства во множество различных известных моментов времени;
средство хронирования записывает моменты времени захваченных изображений;
процессор идентифицирует на захваченных изображениях признак транспортного средства;
процессор вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства на двух или более захваченных изображениях; и
процессор определяет скорость транспортного средства по двум или более захваченным изображениям с использованием вычисленных размеров, чтобы определить по сформированной таблице соответствия геодезические расстояния вдоль дороги между камерой (камерами) и транспортным средством, причем процессор вычисляет пройденное транспортным средством расстояние между захваченными изображениями и использует пройденное расстояние и моменты времени, в которые каждое изображение было захвачено, чтобы определить скорость транспортного средства.

8. Система по п.1, в которой: для транспортного средства захватывают пару изображений; и скорость транспортного средства определяют следующим образом: вычисляют геодезическое расстояние вдоль дороги, пройденное транспортным средством за известный период времени, определяя геодезическое расстояние вдоль дороги транспортного средства, соответствующее первому захваченному изображению, из размера в пикселях признака на первом захваченном изображении, определяют геодезическое расстояние транспортного средства вдоль дороги, соответствующее второму захваченному изображению, из размера в пикселях признака на втором захваченном изображении и записанных моментов времени захвата изображения и таким образом определяют скорость транспортного средства.

9. Система по п.1, причем:
система выполнена с возможностью работы по меньшей мере в режиме калибровки и в режиме контроля; и
в режиме калибровки:
одна или более камер захватывает множество изображений калибровочного транспортного средства, которое имеет средство измерения пройденного расстояния, причем калибровочное транспортное средство содержит часть системы, когда система работает в режиме калибровки;
множество изображений захватывают для отличающихся геодезических расстояний вдоль дороги калибровочного транспортного средства от камер(ы);
средство ввода принимает от средства измерения пройденного расстояния входные данные, показывающие геодезическое расстояние вдоль дороги от камер(ы) до калибровочного транспортного средства;
процессор идентифицирует на захваченных изображениях признак калибровочного транспортного средства;
процессор соотносит каждое захваченное изображение с указанным геодезическим расстоянием вдоль дороги;
процессор вычисляет вертикальное положение и/или горизонтальное положение признака транспортного средства на каждом захваченном изображении;
процессор вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства на каждом захваченном изображении;
процессор формирует таблицу соответствия, которая сохраняет вычисленные вертикальные положения и/или горизонтальные положения и вычисленные размеры, соотнесенные с указанными геодезическими расстояниями вдоль дороги, и
в режиме контроля:
одна или более камер захватывает множество изображений транспортного средства во множество различных известных моментов времени;
средство хронирования записывает моменты времени захваченных изображений;
процессор идентифицирует на захваченных изображениях признак транспортного средства;
процессор вычисляет вертикальные положения и/или горизонтальные положения признака транспортного средства на двух или более захваченных изображениях;
процессор вычисляет размер в пикселях признака транспортного средства на двух или более захваченных изображениях; и
процессор определяет скорость транспортного средства по двум или более захваченным изображениям с использованием вычисленных вертикальных положений и/или вычисленных горизонтальных положений и вычисленных размеров, чтобы определить по сформированной таблице соответствия геодезические расстояния вдоль дороги между камерой (камерами) и транспортным средством, причем процессор вычисляет пройденное транспортным средством расстояние между захваченными изображениями и использует пройденное расстояние и моменты времени, в которые каждое изображение было захвачено, чтобы определить скорость транспортного средства.

10. Система по п.1, в которой идентифицированный признак - это номерной знак транспортного средства.

11. Система по п.10, в которой вычисленный размер в пикселях номерного знака - это ширина в пикселях номерного знака.

12. Система по п.10, в которой вычисленный размер в пикселях номерного знака - это длина в пикселях диагонали номерного знака.

13. Система по п.10, в которой вычисленный размер в пикселях номерного знака - это площадь в пикселях номерного знака.

14. Система по п.1, содержащая единственную камеру.

15. Система по п.7, содержащая по меньшей мере две камеры, в которой в режиме контроля одно или более из по меньшей мере двух изображений захватывается первой камерой и одно или более другое из по меньшей мере двух изображений захватывается второй камерой.

16. Система контроля движения, содержащая:
систему измерения скорости транспортного средства по любому из предшествующих пунктов, в которой признак транспортного средства - это номерной знак;
детектор номерного знака для обнаружения номерного знака транспортного средства на захваченных изображениях; и
систему автоматического распознавания номерного знака, которая считывает символы на номерном знаке, распознанные на каждом изображении.

17. Система контроля движения по п.16, в которой процессор определяет соотношение размеров детализированного номерного знака, и этап определения скорости транспортного средства также частично основан на определенном соотношении размеров.

18. Способ измерения скорости транспортного средства, имеющего признак известного размера, содержащий этапы, на которых:
захватывают множество изображений транспортного средства;
хронируют захват множества изображений;
идентифицируют на захваченных изображениях признак транспортного средства;
вычисляют размер в пикселях признака транспортного средства на двух или более захваченных изображениях;
используют таблицу соответствия или функцию, которая соотносит вычисленный размер признака с геодезическим расстоянием транспортного средства вдоль дороги, чтобы определить положение транспортного средства на дороге по каждому изображению; и
определяют скорость транспортного средства, используя положение транспортного средства на дороге по каждому изображению и моменты времени, в которые каждое изображение было захвачено.

19. Способ по п.18, в котором: для транспортного средства захватывают пару изображений; и скорость транспортного средства определяют следующим образом: вычисляют пройденное транспортным средством расстояние за известный период времени на основании размера в пикселях признака на первом захваченном изображении и размера в пикселях признака на втором захваченном изображении и таким образом определяют скорость транспортного средства.

20. Способ по п.19, в котором известный период времени - это период между захватом первого изображения и захватом второго изображения.

21. Способ по любому из пп.18-20, в котором признак - это номерной знак транспортного средства.

22. Способ по п.21, в котором вычисленный размер в пикселях номерного знака - это ширина в пикселях номерного знака.

23. Способ по п.21, в котором вычисленный размер в пикселях номерного знака - это длина в пикселях диагонали номерного знака.

24. Способ по п.21, в котором вычисленный размер в пикселях номерного знака - это площадь в пикселях номерного знака.

25. Способ по любому из пп.18-20, в котором определение скорости транспортного средства также основано на вертикальном положении в пикселях признака на каждом изображении.

26. Способ по любому из пп.18-20, в котором определение скорости транспортного средства также основано на горизонтальном положении в пикселях признака на каждом изображении.

27. Способ по любому из пп.18-20, в котором первое из по меньшей мере двух изображений и второе из по меньшей мере двух изображений захватываются одной и той же камерой.

28. Способ по любому из пп.18-20, в котором все изображения захватываются одной и той же камерой.

29. Способ по любому из пп.18-20, в котором первое из по меньшей мере двух изображений и другое из по меньшей мере двух изображений захватываются разными камерами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области регулирования дорожного движения. Нерегулируемый пешеходный переход состоит из пешеходной дорожки на проезжей части автодороги, обозначенной по краям на тротуарах дорожными знаками.

Изобретение относится к области контроля движения дорожного транспорта, а именно к способам регистрации нарушений правил дорожного движения (ПДД) с использованием видеокамер.

Изобретение относится к технике телеметрического контроля скорости транспортных средств (ТС). .

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для определения расстояния до движущегося транспортного средства, а также для определения высоты подвеса номерной пластины ГРЗ на транспортном средстве.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для контроля движения на дорогах, для контроля нарушения скоростного режима транспортными средствами, движущимися в плотном потоке.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для определения скоростей движения транспортных средств с одновременной их идентификацией, что осуществляется с использованием радиоволн.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться для контроля движения на дорогах, для контроля нарушения скоростного режима транспортными средствами (ТС), движущимися в плотном потоке, с однозначной привязкой значения измеренной скорости к ТС.

Изобретение относится к системам регулирования движения транспортных средств (ТС), а точнее к способам и устройствам контроля за соблюдением правил дорожного движения (ПДД), в том числе за соблюдением скоростного режима.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для обнаружения и фиксации нарушений правил дорожного движения транспортным средством.

Изобретение относится к области автотранспорта и космической навигации и может быть использовано для контроля движения транспортных средств. .

Изобретение относится к компьютерным системам диагностической визуализации. Техническим результатом является повышение точности распознания анатомических особенностей на изображении за счет автоматизированного оконтуривания этих особенностей.

Изобретение относится к обработке медицинских изображений. Техническим результатом является повышение точности оценки движения интересующей ткани.

Изобретение относится к способу обнаружения космических обломков. Технический результат - обнаружение космических обломков на геоцентрической орбите.

Изобретение относится к средствам обработки цифровых изображений. Техническим результатом является повышение скорости обработки изображений.

Группа изобретений относится к средствам передачи изображений. Техническим результатом является снижение запаздывания при передаче изображений от видеокамеры на терминал.

Изобретение относится к средствам видеонаблюдения. Техническим результатом является исключение дублирующих записей в хранилище данных за счет создания индексирующей записи, устанавливающей взаимосвязь содержащих найденный объект наблюдения видеоданных и его местоположение на карте.

Изобретение относится к компьютерной технике. Технический результат - обеспечение эффективного распознавания жестов.

Изобретение относится к средствам управления действиями электронного пользовательского персонажа в компьютерных играх. Техническим результатом является повышение эффективности отслеживания цели при моделировании компьютерной игры.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к кодированию и декодированию вектора движения путем прогнозирования вектора движения текущего блока. Техническим результатом является повышение точности прогнозирования и кодирования вектора движения.

Изобретение относится к технологии кодирования фильма для выполнения кодирования с предсказанием вектора движения. Техническим результатом является повышение эффективности предсказания вектора движения и повышение эффективности кодирования фильма.

Изобретения относятся к испытательному оборудованию. Способ определения характеристик срабатывания пиротехнических изделий состоит в том, что на элемент накаливания пиротехнического изделия подают электрический ток от источника постоянного напряжения, фиксируют момент t1 подачи тока и значение величины поданного тока I.
Наверх