Комплекс контроля проезда пешеходных переходов

Полезная модель относится к системам регулирования и контроля движения дорожного транспорта и предназначена для обнаружения и видеофиксации нарушений правил дорожного движения транспортными средствами, в том числе для видеофиксации транспортных средств, нарушающих правила проезда нерегулируемых пешеходных переходов. Комплекс выявления нарушений правил проезда пешеходных переходов содержит блок видеофиксации, включающий в себя, по меньшей мере, одну видеокамеру, и рабочую станцию. В отличие от прототипа он дополнительно содержит радар, выполненный с возможностью проведения траекторных измерений для всех целей в зоне контроля и одновременного измерения скорости, дальности, азимута и габаритов цели. Радар содержит передатчик, по меньшей мере, два приемника и модуль цифровой обработки сигналов. Блок видеофиксации может содержать две видеокамеры с различными полями зрения, согласованные с зоной обзора радара. Комплекс может сохранять информацию как во встроенной энергонезависимой памяти для последующего переноса на рабочую станцию, так и передавать полученные данные на рабочую станцию в режиме реального времени по сети. Сочетание многоцелевого радара с фазовой пеленгацией целей и возможностью траекторных измерений, технологии распознавания регистрационных знаков по изображению с двух видеокамер и комплексирование данных с радара и видеокамер с целью осуществления фиксации транспортных средств и пешеходов позволяет значительно улучшить характеристики заявленного комплекса по сравнению с существующими аналогами, в частности, повысить производительность, точность измерений и надежность работы комплекса.

Полезная модель относится к системам регулирования и контроля движения дорожного транспорта и предназначена для обнаружения и видеофиксации нарушений правил дорожного движения транспортными средствами, в том числе для видеофиксации транспортных средств, нарушающих правила проезда нерегулируемых пешеходных переходов.

Известен способ контроля проезда нерегулируемых пешеходных переходов посредством проведения видеозаписи дорожной обстановки с последующим анализом полученных видеозаписей оператором. Такой комплекс может быть создан на основе оборудования, поставляемого по программе «Безопасный город» (с информацией можно ознакомиться в сети Интернет по адресу http://www.vocord.ru/237). В одном из вариантов построения такого комплекса операторы вручную выбирают кадры, содержащие в себе факты нарушения, в дальнейшем производится автоматическое или ручное распознавание государственных регистрационных знаков (далее - ГРЗ) и передача выявленных нарушений на обработку. Этот способ наиболее прост в технической реализации, но производительность его весьма невысока и ограничена возможностями человека-оператора.

В качестве прототипа данной полезной модели был использован комплекс автоматического контроля перемещения участников дорожного движения на основе системы оптического распознавания образов (машинного зрения) со стереовидением. Основной для такого комплекса служат существующие системы контроля пешеходных переходов на основе машинного стереозрения (с информацией можно ознакомиться в сети Интернет по адресу http://www.gotowti.com/Product_J5.htm, http://www.cse.ohio-state.edu/otcbvs/05/OTCBVS-05-FINALPAPERS/W01_22.pdf, http://www.mva-org.jp/Proceedings/2011CD/papers/14-26.pdf).

Данный комплекс состоит из двух видеокамер высокого разрешения и подключенного к ним высокопроизводительного сервера распознавания. В процессе работы комплекс отслеживает перемещение всех объектов в поле зрения путем оптического распознавания образов: выдается информация о траекториях движения объектов и о типе каждого объекта (например, пешеход, автомобиль, велосипед). На основе этой информации соответствующие алгоритмы автоматически фиксируют факты нарушения правил дорожного движения, предписывающих водителю транспортного средства (далее - ТС) уступить дорогу пешеходу, вступившему на нерегулируемых пешеходный переход для пересечения проезжей части. По видеоизображению высокого разрешения могут автоматически распознаваться ГРЗ нарушителей с целью дальнейшей автоматизированной обработки нарушения.

Данный комплекс, по сравнению с системой ручной фиксации нарушений оператором, обеспечивает значительный прирост производительности работы, поскольку выявление фактов нарушений, распознавание ГРЗ и формирование данных для обработки нарушений производится автоматически, без участия оператора.

Недостатком прототипа является полная зависимость от данных с видеокамеры для обеспечения работы всей системы. В случае если видеоданные по каким-либо причинам не доставляются или имеют низкое качество (например, в сложных погодных условиях или в условиях недостаточной видимости), надежность работы системы падает вплоть до полной неработоспособности.

Второй недостаток - необходимость проведения предварительной калибровки видеокамеры, в процессе которой осуществляется соотнесение точек на изображении с расстояниями от видеокамеры до соответствующих точек на дорожном полотне. Необходимость калибровки резко снижает гибкость системы при работе в передвижном исполнении, поскольку уже сделанная калибровка действительна только для одного пространственного положения комплекса относительно проезжей части дороги.

Третий недостаток - потребность в больших вычислительных ресурсах для обеспечения обработки видеопотока высокого разрешения с видеокамеры. Для функционирования комплекса необходим специализированный сервер, имеющий очень высокую стоимость.

Для того чтобы устранить указанные недостатки, необходимо отказаться от обязательного использования данных с видеокамер для определения траекторий движения целей в зоне контроля, полностью возложив задачу отслеживания целей на радар. Таким образом, условия работы видеокамеры перестают влиять на точность слежения за целями, а калибровка системы перед запуском становится необязательной, что значительно упрощает и удешевляет использование комплекса в передвижном варианте. Также компьютерная обработка значительно упрощается, что уменьшает стоимость комплекса при той же производительности.

Таким образом, задачей настоящей полезной модели является повышение производительности, точности измерений и надежности комплекса, а также исключение зависимости от качества видеоизображения и наличия калибровки.

Для решения данной задачи предложен комплекс контроля проезда пешеходных переходов, содержащий блок видеофиксации, включающий в себя, по меньшей мере, одну видеокамеру, и рабочую станцию, выполненную с возможностью обработки данных с радара и блока видеофиксации. В отличие от прототипа он дополнительно содержит радар, выполненный с возможностью проведения траекторных измерений для всех целей в зоне контроля и одновременного измерения скорости, дальности, азимута и габаритов цели.

Радар предпочтительно содержит передатчик, по меньшей мере, два приемника и модуль цифровой обработки сигналов.

Комплекс может дополнительно содержать блок сопряжения и блок питания, соединенный с радаром, блоком сопряжения и блоком видеофиксации.

Рабочая станция предпочтительно представляет собой внешний компьютер.

Блок видеофиксации может содержать две видеокамеры, модуль связи, модуль индикации, устройство хранения и модуль управления, выполненный с возможностью управления видеокамерами, объективами, устройством хранения и модулем индикации, причем видеокамеры предпочтительно имеют разрешение не менее 720х576 пикселей. Первая видеокамера предпочтительно снабжена широкоугольным объективом и выполнена с возможностью обзорной съемки дорожной ситуации, а вторая видеокамера предпочтительно снабжена длиннофокусным объективом и выполнена с возможностью съемки увеличенных изображений регистрационных знаков автомобилей для дальнейшего автоматического распознавания.

В другом предпочтительном варианте блок видеофиксации содержит одну видеокамеру высокого разрешения (не менее 2 миллионов пикселей), снабженную широкоугольным объективом, модуль связи, модуль индикации, устройство хранения и модуль управления, выполненный с возможностью управления видеокамерой, объективом, устройством хранения и модулем индикации.

Блок сопряжения может содержать интерфейс, выполненный с возможностью обеспечения синхронизации данных с радара (информация о движении целей) и блока видеофиксации (видеоматериал и географические координаты) и передачи всей информации в блок видеофиксации на устройство хранения.

Модуль связи предпочтительно содержит высокоскоростной канал связи для передачи записанных данных на рабочую станцию, а также канал связи для подключения к внешнему модулю навигации.

Модуль индикации может дополнительно содержать встроенный сенсорный дисплей, выполненный с возможностью настройки и ориентирования комплекса при монтаже.

Блок видеофиксации, радар, блок сопряжения и блок питания предпочтительно размещены в едином герметичном корпусе.

Корпус может быть дополнительно снабжен защитной крышкой, закрывающей доступ к дисплею.

Комплекс может быть дополнительно снабжен устройством чтения-записи карт памяти типа SD/SDHC, встроенной подсветкой, синхронизированной с видеокамерами,

В предпочтительном варианте комплекс может дополнительно иметь встроенный или внешний модуль навигации GPS/GLONASS, выполненный с возможностью определения местонахождения комплекса, а также может быть дополнительно оснащен блоком климат-контроля.

Алгоритм анализа данных от радарного датчика заключается в следующем. На первом этапе все цели разделяются на 3 класса: пешеходы, автомобили и неклассифицированные цели (игнорируются). Также игнорируются пешеходы, определенные за пределами зоны, примерно соответствующей полю зрения широкоугольной камеры прибора. Среди найденных целей находятся события нарушения, формируемые по принципу:

- автомобиль с распознанным номером,

- непрерывный поток автомобилей после него,

- пешеход после непрерывного потока автомобилей.

Непрерывность потока автомобилей указывает на невозможность пересечения пешеходом проезжей части в это время. Условия непрерывности:

- отсутствие пешеходов,

- интервалы между автомобилями не более заданного значения (например, 5 секунд).

Возможно ограничение на общую длину потока автомобилей (например, 1-2 минуты).

Входящий в состав комплекса многоцелевой радар, работа которого основана на принципе фазовой пеленгации, благодаря наличию двух приемников и работе с непрерывным частотно-манипулированным сигналом имеет возможность проведения траекторных измерений для всех целей в зоне контроля. Кроме того, обеспечивается измерение скоростей целей и расстояний до них, данных об угловой координате каждой цели, а также выдача данных по габаритным размерам цели.

Работа радара основана на принципе фазовой пеленгации. Радар включает в себя передатчик, не менее двух приемников и модуль цифровой обработки сигналов. Передатчик излучает комбинированный сигнал, сочетающий линейную частотную модуляцию и частотную манипуляцию, благодаря чему обеспечивается сочетание высокой точности и скорости измерения параметров целей (дальность, скорость) в модуле цифровой обработки. Приемники принимают отраженный сигнал, по разности фаз между сигналами с различных приемников блок цифровой обработки определяет направление на цель. Все данные о целях в уже обработанном виде непрерывно передаются на блок сопряжения комплекса.

Таким образом, данные радара позволяют определить все параметры движения каждой цели в зоне контроля и траекторию ее движения за все время нахождения в зоне контроля. Следовательно, при известных параметрах видеокамер (фокусное расстояние объектива, размеры фоточувствительной матрицы, соосность с главным лепестком диаграммы направленности радара) калибровка комплекса перед каждым запуском не является необходимой, а получение высококачественного изображения с видеокамеры более не является необходимым условием для функционирования комплекса. По сравнению с прототипом, преимущество предлагаемой полезной модели также состоит в увеличении производительности, мгновенном измерении параметров движения целей (без продолжительного отслеживания по видеозаписи) и увеличении качества распознавания за счет получения данных о цели в момент ее появления в кадре.

Заявленная полезная модель представлена на прилагаемых фигурах.

На Фиг.1 представлена структурная схема комплекса.

На Фиг.2 представлен общий вид комплекса.

На Фиг.3 представлен пример расположения комплекса на дороге.

На Фиг.4 представлен пример нарушения, зафиксированного комплексом.

На Фиг.1 приведена схема заявленного комплекса. Конструктивно комплекс состоит из радара 1, блока 2 видеофиксации, блока 3 сопряжения и блока 4 питания, расположенных в едином корпусе 5. Блок 2 видеофиксации содержит две видеокамеры с разрешением 720×576 пикселей: видеокамеру 6 с широкоугольным объективом 7, согласованную с зоной контроля радара (см. Фиг.3), и видеокамеру 8 с длиннофокусным объективом 9, используемую для фиксации регистрационных знаков проезжающих ТС. Кроме того, в его состав входит модуль 10 индикации, модуль 11 управления, модуль 12 связи и устройство хранения 13. Для обработки записанного материала используется компьютер рабочей станции 14, получающей данные либо через модуль 12 связи, либо с использованием карты памяти SD/SDHC. К комплексу может быть подключен посредством технологии Bluetooth внешний модуль 15 навигации, обеспечивающий автоматическое сохранение информации о местонахождении комплекса.

Все блоки помещены в герметичный корпус 5 (см. Фиг.2), обеспечивающий защиту от внешних воздействий и имеющий возможность установки на стандартный крепеж фоторадарных датчиков, например треногу 16. Внутри корпуса находится блок 17 климат-контроля, обеспечивающий требуемые параметры микроклимата для узлов комплекса. Комплекс снабжен встроенной ИК подсветкой 18, синхронизированной с видеокамерами 6 и 8 (на Фиг.2 не показаны) с объективами 7 и 9, и способен обеспечивать визуальную читаемость и автоматическое распознавание стандартных знаков государственной регистрации в любое время суток. Радар размещен внутри герметичного корпуса 5 и закрыт радиопрозрачной крышкой 19.

Комплекс также включает в себя устройство чтения-записи карт памяти типа SD/SDHC (на чертежах не показано). При работе комплекса на карту памяти записывается информация, включающая в себя видеопотоки с двух видеокамер, синхронизированные с данными с радарного датчика и данными о времени, географические координаты, серийный номер датчика.

Подключаемый посредством технологии Bluetooth внешний модуль навигации GPS/GLONASS, обеспечивающий определение местонахождения комплекса. Географические координаты комплекса включаются в постановление об административном правонарушении. При отсутствии модуля навигации адрес местоположения комплекса должен быть введен вручную при начале работы.

Блок видеофиксации может быть снабжен встроенным сенсорным дисплеем, предназначенным для настройки и ориентирования комплекса при монтаже. Использование персонального компьютера для настройки комплекса не требуется.

Комплекс также может быть снабжен блоком климат-контроля (на чертежах не показана), служащим для обеспечения работы комплекса в широком диапазоне температур.

В комплексе обеспечена поддержка передачи данных на рабочую станцию как по проводному каналу связи (технология Ethernet), так и посредством карты памяти SD/SDHC, устанавливаемой в рабочую станцию в конце рабочей смены. Кроме того, предусмотрена возможность питания как от аккумуляторного бокса со стандартным свинцово-кислотным аккумулятором, так и от сети 220 В. В заявленном комплексе также обеспечена совместимость с уже используемыми системами крепления фоторадарных комплексов.

Заявленный комплекс работает следующим образом.

Многоцелевой радар 1 непрерывно собирает данные обо всех целях в зоне контроля: траектория движения, скорость, дистанция, азимут. Эти данные передаются в блок 3 сопряжения и далее в блок 2 видеофиксации. Видеокамера 6 с широкоугольным объективом 7, согласованным с зоной контроля радара, и видеокамера 8 с длиннофокусным объективом 9 передают видеоматериал в блок 2 видеофиксации, в котором видеопотоки с двух видеокамер сопрягаются с данными, полученными от радара 1 через блок 3 сопряжения. Далее полученная информация записывается на устройстве 13 хранения и в случае стационарного размещения комплекса может автоматически передаваться на рабочую станцию 14 посредством технологии Ethernet.

Управление этими процессами осуществляется модулем 11 управления блока 2 видеофиксации. Модуль 11 управления управляет работой видеокамер 6 и 8, воспринимает команды пользователя, взаимодействует с ним через модуль 10 индикации.

Обработка полученной информации на компьютере рабочей станции 14 производится после получения видеоматериала по проводному каналу или после импорта данных с карты памяти SD/SDHC. Обработка осуществляется в несколько этапов:

Этап 1. Производится распознавание номерных знаков для всей видеозаписи. По направлению движения номерных знаков определяется расположение прибора относительно проезжей части - справа или слева.

Этап 2. Разбирается по пакетам поток данных радара, и пакеты данных синхронизируются с конкретными изображениями в видеофайлах, а также распознанными номерными знаками.

Этап 3. Проводится анализ данных радара специальным алгоритмом. На первом этапе все цели разделяются на 3 класса: пешеходы, автомобили и неклассифицированные цели (игнорируются). Также игнорируются пешеходы, определенные за пределами зоны, примерно соответствующей полю зрения прибора. Среди найденных целей находятся события нарушения, формируемые последовательно во времени по следующему принципу:

- пешеход, подошедший к переходу (опционально),

- автомобиль с распознанным номером,

- непрерывный поток автомобилей,

- пешеход, переходящий дорогу после непрерывного потока автомобилей.

Непрерывность потока автомобилей указывает на невозможность пересечения пешеходом проезжей части в это время. Условия непрерывности:

- отсутствие пешеходов,

- интервалы между автомобилями не более заданного значения (например, 5 секунд).

Возможно ограничение на общую длину потока автомобилей (например, 1-2 минуты).

Этап 4. Для каждого найденного события нарушения формируется 6 изображений с метками времени:

- Первое и последнее наблюдение автомобиля - потенциального нарушителя - по паре кадров с широкоугольной и длиннофокусной камер.

- Два наблюдения пешехода - по одному кадру с широкоугольной камеры.

При этом кадры с автомобилем выбираются исходя из распознанных номерных знаков, а кадры с пешеходом - по данным с радара о траектории. Два кадра выделяются на основе двух заранее заданных точек траектории, что повышает вероятность увидеть движение пешехода в динамике.

Этап 5. Из шести кадров формируется одно изображение (см. Фиг.4). К сформированному изображению добавляется информационная строка с местоположением. Сформированные изображения и данные о нарушениях накапливаются в TAR-архиве, который после окончания работы пользователя отправляется на сервер.

Комплекс допускает использование как в стационарном, так и в передвижном исполнении. Он устанавливается сбоку от проезжей части на определенном расстоянии от пешеходного перехода (см. Фиг.3). Возможна установка как слева, так и справа от проезжей части. Комплекс нацеливается на пешеходный переход под углом 25-35 градусов к проезжей части (точный угол подбирается исходя из видимости всего перехода в широкоугольной камере).

В стационарном исполнении комплекс монтируется на стационарной конструкции (стена, мачта освещения, опора фермы и т.д.) примерно в 2-6 м от края проезжей части и в 15-20 м от пешеходного перехода на высоте 2,5-3 м. Комплекс через блок питания подключается к сети 220 В. Файлы видеозаписи и данных радара передаются на рабочую станцию по сети в режиме реального времени. Для работы с записью, как с непрерывной последовательностью, на рабочей станции полученные записи накапливаются в буфере, который передается на обработку по расписанию.

В передвижном исполнении комплекс монтируется с использованием треноги (допускается использование других предметов в качестве опоры) на обочине дороги или на тротуаре примерно в 1-4 м от края проезжей части и в 9-13 м от пешеходного перехода на высоте 1,5-2 м. Электропитание комплекса производится от стандартного аккумуляторного бокса, применяемого в передвижных фоторадарных комплексах. Передача данных на рабочую станцию происходит посредством карт памяти SD/SDHC в конце рабочей смены. Конструкция комплекса позволяет оперативно свернуть оборудование и развернуть на другом участке дороги.

Сочетание многоцелевого радара с фазовой пеленгацией целей и возможностью траекторных измерений, технологии распознавания регистрационных знаков по изображению с двух видеокамер и комплексирование данных с радара и видеокамер с целью осуществления фиксации транспортных средств и пешеходов позволяет значительно улучшить характеристики заявленного комплекса по сравнению с существующими аналогами, в частности, производительность, точность измерений и надежность работы.

Реализованный по заявляемой полезной модели комплекс позволяет осуществлять контроль проезда нерегулируемых пешеходных переходов на не менее чем двух полосах движения ТС и может найти применение в работе дорожно-патрульной службы.

Техническим результатом, достигаемым заявленной полезной моделью, является максимальная автоматизация контроля правильности проезда транспортом нерегулируемых пешеходных переходов. В отличие от прототипа, используемый в полезной модели многоцелевой радар с возможностью траекторных измерений обеспечивает увеличение производительности, упрощает эксплуатацию и увеличивает надежность работы системы.

1. Комплекс контроля проезда пешеходных переходов, содержащий блок видеофиксации, включающий в себя, по меньшей мере, одну видеокамеру, и рабочую станцию, выполненную с возможностью обработки данных с радара и блока видеофиксации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит радар, выполненный с возможностью проведения траекторных измерений для всех целей в зоне контроля и одновременного измерения скорости, дальности, азимута и габаритов цели.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что радар содержит передатчик, по меньшей мере, два приемника и модуль цифровой обработки сигналов.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок сопряжения и блок питания, соединенный с радаром, блоком сопряжения и блоком видеофиксации.

4. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что рабочая станция представляет собой внешний компьютер.

5. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что блок видеофиксации содержит две видеокамеры, модуль связи, модуль индикации, устройство хранения и модуль управления, выполненный с возможностью управления видеокамерами, объективами, устройством хранения и модулем индикации.

6. Комплекс по п.5, отличающийся тем, что видеокамеры имеют разрешение не менее 720×576 пикселей.

7. Комплекс по п.5, отличающийся тем, что первая видеокамера снабжена широкоугольным объективом и выполнена с возможностью обзорной съемки дорожной ситуации.

8. Комплекс по п.5, отличающийся тем, что вторая видеокамера снабжена длиннофокусным объективом и выполнена с возможностью съемки увеличенных изображений регистрационных знаков автомобилей для дальнейшего автоматического распознавания.

9. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что блок видеофиксации содержит видеокамеру высокого разрешения (не менее 2 миллионов пикселей), снабженную широкоугольным объективом, модуль связи, модуль индикации, устройство хранения и модуль управления, выполненный с возможностью управления видеокамерой, объективом, устройством хранения и модулем индикации.

10. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что блок сопряжения содержит интерфейс, выполненный с возможностью обеспечения синхронизации данных с радара (информация о движении целей) и блока видеофиксации (видеоматериал и географические координаты) и передачи всей информации в блок видеофиксации на устройство хранения.

11. Комплекс по п.5 или 9, отличающийся тем, что модуль связи содержит высокоскоростной канал связи для передачи записанных данных на рабочую станцию, а также канал связи для подключения к внешнему модулю навигации.

12. Комплекс по п.5 или 9, отличающийся тем, что модуль индикации дополнительно содержит встроенный сенсорный дисплей, выполненный с возможностью настройки и ориентирования комплекса при монтаже.

13. Комплекс по п.3, отличающийся тем, что блок видеофиксации, радар, блок сопряжения и блок питания размещены в едином герметичном корпусе.

14. Комплекс по п.13, отличающийся тем, что корпус дополнительно снабжен защитной крышкой, закрывающей доступ к дисплею.

15. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен устройством чтения-записи карт памяти типа SD/SDHC.

16. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен встроенной подсветкой, синхронизированной с видеокамерами.

17. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно имеет встроенный или внешний модуль навигации GPS/GLONASS, выполненный с возможностью определения местонахождения комплекса.

18. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен блоком климат-контроля.