DE4128312A1 - Verfahren zum erkennen von fahrzeugbewegungen und verkehrsdichten in verkehrsueberwachungsanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fahrzeugbewegungen mit Verkehrsüberwachungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In einem Aufsatz mit dem Titel: "Von Verkehrsdurchsage bis Mautstation", der in der DE-Fachzeitschrift "Funkschau" 7/191 ab Seite 73 abgedruckt ist, wird beschrieben, auf welche Weise Daten für ein Verkehrs­ leitsystem gewonnen werden. Es ist dort abgebildet und beschrieben, wie bei einer sogenannten automatischen Mautstelle Sensoren angebracht sind, womit es möglich ist, Fahrzeuge ihrer Art nach zu unterscheiden und zahlenmäßig zu erfassen. Bei den Sensoren handelt es sich im wesentlichen um Schleifendetektoren, die im Straßenbelag eingebracht sind. Auf Seite 74 der rechten Spalte ist beschrieben, daß auch Detektoren mit anderen Meßverfahren, z. B. Radar, Piezo-Kabel, Infrarot usw., eingesetzt werden können. Die von den Detektoren erfaßten Daten werden Steuerungsmodulen zugeführt, von denen aus Verkehrswechselzeichen und Stauwarnanlagen gesteuert werden können. Zur weiteren Erfassung und Bearbeitung können diese Daten über ein Modem zu einer sogenannten Regionalzentrale weiterge­ geben werden, wie dies aus einer Abbildung auf Seite 74 hervorgeht. Von dort aus werden diese Daten zur Landesmeldestelle der Polizei und zu Rundfunkanstalten weitergegeben, wie dies aus einem Bild auf Seite 78 hervorgeht.

Es ist außerdem üblich, zur Verkehrsbeobachtung Fernsehkameras einzusetzen, damit bei schwierigen Verkehrsverhältnissen rechtzeitig eingegriffen werden kann. Diese Fernsehkameras liefern jedoch ausschließ­ lich Bilder vom aktuellen Verkehrsgeschehen, welche auf zentral angeordneten Monitoren erscheinen. Eine Verkehrsdatenerfassung mittels Videokameras ist im vorbeschriebenen Aufsatz nicht erwähnt.

Aus der DE-OS 32 14 254 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen von Bewegungen in Video-Kamera-Bildern bekannt. Dabei werden Schwankungen der Bildhelligkeit in Teilbereichen eines von einer Videokamera gelie­ ferten Bildes ausgewertet. Das dort beschriebene Verfahren dient dazu, Alarme abzugeben, wenn Bewe­ gungen innerhalb eines von einer Videokamera über­ wachten Bereiches auftreten. Um Fehlalarme zu vermei­ den, werden die Schwankungen der Bildhelligkeit mit den Helligkeitswertschwankungen anderer Teilbereiche des Kamerabildes verglichen. Da die auf diese Weise erkannten Bildveränderungen lediglich zu einer Alarm­ auslösung dienen sollen, sind keine Mittel zur zah­ lenmäßigen Erfassung von Bildbewegungen vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem für Verkehrsbeobachtung eingesetzte Videokameras zusätzlich zur Zählung und zur Verkehrsdatenerfassung benutzt werden können, so daß dafür keine Installation von Sensoren erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Merkmalskombination gelöst, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegeben ist.

Damit wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß aufwendige Installationsarbeiten für das Anbringen von Schleifendetektoren oder anderen Sensoren zur Ver­ kehrszählung vermieden werden, wenn Videokameras zur Verkehrsbeobachtung ohnehin vorhanden sind.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Bildschirmzentrale mit zusätz­ lichen Mitteln zum Erkennen von Fahrzeugbewegungen und Verkehrs­ dichten.

Fig. 2 das Blockschaltbild einer dezen­ tralen Steuereinrichtung zur Nutzung von mehreren Videokameras für die Erkennung von Fahrzeugbe­ wegungen und Verkehrsdichten.

In der Fig. 1 ist eine Videokamera VK dargestellt, welche über eine Videoleitung VL mit einem Monitor M verbunden ist. Mit dieser Videoleitung VL ist ein Bildspeicher BS verbunden, welcher jeweils ein digitalisiertes Videobild abspeichert. Es ist außerdem ein Bewegungserkenner BE vorgesehen, welcher jeweils ein digitalisiertes Videobild, welches aktuell von der Videokamera VK geliefert wird, vergleicht mit dem jeweils zuvor aufgenommenen Bild. Dabei wird festge­ stellt, ob sich Unterschiede in den Konturen ergeben. Sind solche Unterschiede vorhanden, so wird eine Bewegung erkannt und an die zentrale Steuerung SZ gemeldet. Beim Erkennen einer Bewegung wird eine Vergleichseinrichtung VE aktiviert, welche die vom Bildspeicher BS abgerufenen digitalisierten Videobilder jeweils mit in einem Bildmusterspeicher MS abgespeicherten Mustern vergleicht. Bei diesen Bild­ mustern handelt es sich um Konturen von Fahrzeugen der verschiedenen Kategorien. Die Vergleichseinrichtung VE ist so ausgestattet, daß mit einem vom Bildspeicher BS gelieferten digitalisierten Videobild mehrere im Bildmusterspeicher MS abgelegte Bildmuster verglichen werden können. Dabei kann festgestellt werden, mit welchem Bildmuster sich eine Übereinstimmung ergibt. Beim Vorliegen einer Übereinstimmung wird ein Zählim­ puls auf einen Zählspeicher ZS gegeben.

Dieser Zählspeicher ZS ist in verschiedene Bereiche unterteilt, welche jeweils einem Fahrzeugtyp zugeord­ net sind. Die von der Vergleichseinrichtung VE gelie­ ferten Impulse werden, den jeweiligen Fahrzeugtypen zugeordnet, aufaddiert. Von der zentralen Steuerein­ richtung SZ wird jeweils nach einem vorbestimmten Zeitraum veranlaßt, daß der Zählspeicher ZS ausgelesen wird. Die dann vorhandenen Zahlen Z gelangen über ein Modem MD zu einer Übertragungsleitung, welche zu einer nicht dargestellten Datenverarbeitungseinrichtung führt. Von dort aus können dann Steuerbefehle erzeugt werden, welche zur automatischen Steuerung von Ver­ kehrswechselzeichen, Wechselwegweisern und anderen Einrichtungen dienen, wie dies in der Funkschau 7/1991 beschrieben ist.

In gleicher Weise können auch Daten über die Fahrt­ richtung R und über die Geschwindigkeit G des Fahr­ zeugstromes oder auch einzelner Fahrzeuge zur Über­ tragungsleitung ÜL gesendet werden. Derartige Daten werden durch die vom Bewegungserkenner BE an die zentrale Steuerung SZ gemeldeten Signale erzeugt. Dabei wird die Geschwindigkeit dadurch ermittelt, daß festgestellt wird, um welchen Betrag sich die Kontur eines Fahrzeugs von einem Bild zum anderen verändert hat. Dieser Betrag wird mit einem Faktor multipli­ ziert, der sich aus der Kameraeinstellung (Brennweite, Entfernung zum Objekt) ergibt. Auch die Fahrtrichtung R läßt sich daran erkennen, in welcher Richtung sich eine Kontur von einem Bild zum anderen verschiebt. Auf diese Weise läßt sich ohne materiellen Zusatzaufwand ermitteln, ob Fahrzeuge mit erhöhter Geschwindigkeit oder in falscher Richtung fahren, auch wenn diese Fahrzeuge zunächst noch nicht identifiziert werden können. Durch die Weitergabe von Daten über Geschwin­ digkeit und Richtung an andere in der jeweiligen Fahrtrichtung liegenden Bildschirmzentralen können dort Vorbereitungen getroffen werden, für die Erfas­ sung von unzulässig sich bewegenden Fahrzeugen.

Für die Übertragung der ermittelten Daten kann auch eine digitale Anschlußleitung AL des Dienste inte­ grierenden Digitalnetzes ISDN verwendet werden. Es ist dann zweckmäßig, auch die Bilddaten digitalisiert mit Hilfe eines Codes CD auf die Anschlußleitung AL zu bringen. Dafür könnten die Nutzdatenkanäle B benutzt werden, während die übrigen Daten L, R, G über den Signalisierungskanal C übertragbar sind.

In der Fig. 2 ist eine dezentrale Steuereinrichtung SD dargestellt, welche im Prinzip die gleichen Auf­ gaben erfüllt, wie dies bereits bei der zentralen Steuereinrichtung SZ der Fig. 1 beschrieben worden ist. Eine solche dezentrale Steuereinrichtung SD dient dazu, die Signale von mehreren Videokameras VK1 bis VKn zu erfassen, und daraus Daten abzuleiten, wie dies bereits beschrieben worden ist. Die Videokameras VK1 bis VKn sind über einen Multiplexer MUX an eine Videoleitung VL angeschlossen, welche zu einer Bild­ schirmzentrale BZ führt. An die Videoleitung ist außer dem bereits beschriebenen Bildspeicher BS und dem bereits beschriebenen Bewegungserkenner BE eine Sendesteuerung SS angeschlossen. Diese Sendesteuerung SS erhält die bereits beschriebenen Daten über die Anzahl von Fahrzeugen Z über die Fahrtrichtung R und über die Geschwindigkeit G und gibt diese seriell auf die Videoleitung VL. Es findet dann beispielsweise in den Austastlücken des Videosignals eine serielle Übertragung statt, so daß in der Bildschirmzentrale BZ eine Darstellung ähnlich dem Videotext erfolgen kann oder ein Empfangen und Weiterverarbeitung dieser Daten ermöglicht wird. Bei einer derartigen Verfahrensweise wird für die Datenübertragung keine zusätzliche Leitung benötigt. Dies hat den Vorteil, daß bereits vorhandene Leitungsinstallationen nicht geändert werden müssen.

Sowohl bei einer zentralen Steuerung SZ, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, als auch bei einer dezentralen Steuerung SD nach Fig. 2 besteht die Möglichkeit, an eine Vergleichseinrichtung VE mehrere Bildspeicher BS anzuschließen und auch mehrere Bewegungserkenner BE vorzusehen. Somit können mehrere Videokameras VK oder auch mehrere Kameragruppen VK1 bis VKn mit einer gemeinsamen Vergleichseinrichtung VE und einem gemeinsamen Bildmusterspeicher MS zusammen­ arbeiten.

Bei der Anwendung eines derartigen Verfahrens können zur Verkehrsüberwachung bereits eingesetzte Videokameras benutzt werden, um Daten über die Ver­ kehrsdichte, Geschwindigkeit usw. zu erhalten, ohne daß dafür spezielle Erfassungseinrichtungen instal­ liert werden müssen. Es ergibt sich dadurch eine wesentliche Einsparung, insbesondere an Investitionen für aufwendige Arbeitszeit zum Installieren der vorgenannten Einrichtungen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Erkennen von Fahrzeugbewegungen und Verkehrsdichten in Verkehrsüberwachungsanlagen, wobei Videokameras zur Verkehrsbeobachtung an Verkehrsknotenpunkten oder an anderen neural­ gischen Stellen eingesetzt sind, deren automa­ tische Aufnahmen auf Bildschirmen angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Ausgang einer Videokamera (VK) zu­ sätzlich ein digitaler Bildspeicher (BS) ange­ schlossen ist, in dem Einzelbilder vorübergehend abgespeichert werden, daß ein Bewegungserkenner (BE) vorgesehen ist, der durch Vergleichen eines von einer Videokamera (VK) aufgenommenen aktu­ ellen Bildes mit einer im Bildspeicher (BS) abgelegten Bild feststellt, ob Änderungen, d. h. Bewegungen stattgefunden haben,
daß bei festgestellten Bewegungen die im Bild­ speicher (BS) vorübergehend abgelegten Einzelbilder mit in einem Bildmusterspeicher (MS) abgelegten Mustern von verschiedenen Fahrzeugka­ tegorien durch eine Vergleichseinrichtung (VE) verglichen werden,
daß bei einer Übereinstimmung ein Zählimpuls erzeugt wird, der in einem Zählspeicher (ZS) der jeweils erkannten Fahrzeugkategorie zugeordnet aufaddiert und abgelegt wird,
und daß diese in einem vorbestimmten Zeitraum erfaßten Daten zur Steuerung von Verkehrssignal­ anlagen und von Wechselanzeigen für Geschwindig­ keitsbegrenzung und/oder Wegweiser benutzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anhand von Konturen-Unterschieden bei auf­ einander folgenden, im Bildspeicher (BS) abge­ legten Bildern die Geschwindigkeit eines Fahr­ zeuges errechnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anhand von Konturen-Unterschieden bei auf­ einander folgenden, im Bildspeicher (BS) abge­ legten Bildern die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der Daten aus den im Bildspei­ cher (BS) abgelegten Bildinformationen und deren Vergleich mit Bildmustern eine in einer Bild­ schirmzentrale (BZ) angeordnete zentrale Steuer­ einrichtung (SZ) eingesetzt wird, und daß die ermittelten Verkehrsdaten von dort aus zur weiteren Verarbeitung oder zur statistischen Auswertung über ein Modem (MD) zu einer Datenverarbeitungsanlage gelangen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der zentralen Steuereinrichtung (SZ) mehrere Videokameras (VK) erfaßt werden, wobei gemeinsame Bildspeicher (BS) und gemeinsame Bildmusterspeicher (BM) vorgesehen sind.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dezentrale angeordnete Steuereinrichtung (SD) für mehrere Videokameras (VK1 bis VKn) vorgesehen ist,
und daß die ermittelten Verkehrsdaten über die Videoleitung (VL) in den Bildaustastlücken zusätzlich zur Bildschirmzentrale (BZ) gelangen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer dezentralen oder zentralen Steuer­ einrichtung (SZ, SD) Befehle zur Durchschaltung einer bestimmten Videokamera (VK) auf einen Kontrollmonitor (KM) erzeugt werden, wenn sich dies aufgrund von Fahrzeugzahlen, Fahrtrichtung oder Geschwindigkeit ergibt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Weitergabe von digitalisierten Bilddaten ein Code (CD) eingesetzt wird und eine Anschlußleitung (AL) des Dienste integrierenden Digitalnetzes benutzt wird, wobei die Bilddaten in den Nutzkanälen (B) und die Verkehrsdaten im Signalisierungskanal (C) übertragen werden.