ES2316015T3 - Sistema y procedimiento para la deteccion de la velocidad media de los vehiculos para el control del trafico. - Google Patents
Sistema y procedimiento para la deteccion de la velocidad media de los vehiculos para el control del trafico. Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para la identificación de objetos móviles empleando una etiqueta, en el que dicha etiqueta comprende por lo menos caracteres alfanuméricos y la misma se extrae a partir de imágenes tomadas por cámaras situadas en por lo menos dos puntos diferentes dentro de una distancia determinada, estando dichas cámaras sincronizadas y siendo dichas imágenes tomadas por las cámaras dentro de un intervalo de tiempo predeterminado; comprendiendo dicho procedimiento la extracción de caracteres alfanuméricos de dicha etiqueta a partir de las imágenes tomadas por, por lo menos, dos cámaras; estando el procedimiento caracterizado porque comprende adicionalmente: La conversión de dichos caracteres alfanuméricos en otros caracteres nuevos de otro espacio de representación; La creación de una cadena de dichos caracteres nuevos para cada una de las etiquetas extraídas a partir de las imágenes tomadas por las cámaras en diferentes puntos; La comparación de las cadenas asociando una puntuación de correlación; La entrada de una puntuación umbral; La identificación del objeto móvil si la puntuación de correlación es superior a la puntuación umbral predeterminada.
Description
Sistema y procedimiento para la detección de la
velocidad media de los vehículos para el control del tráfico.
Esta invención es un sistema para la detección
de la velocidad media de los vehículos para fines de control de
tráfico, concretamente para la detección de los vehículos
responsables de una infracción de límite de velocidad.
El sistema está compuesto por un par de unidades
periféricas capaces de detectar el tránsito de vehículos y una
unidad central, en comunicación con las unidades periféricas, que
capturan los datos relativos al tránsito de vehículos y calculan la
velocidad media del vehículo en la carretera monitorizada. La unidad
central captura las imágenes de los vehículos y determina las
infracciones finales. Las imágenes de los vehículos son
posteriormente entregadas al personal de inspección que decide en
última instancia la presencia de una infracción e inicia el
procedimiento sancionador.
La invención se refiere a un sistema de
monitorización de tráfico que tiene por objeto disuadir a los
conductores a romper los límites de velocidad. El sistema
identifica como vehículos con exceso de velocidad los vehículos que
han registrado una velocidad media superior al límite fijado para la
carretera monitorizada. Por el contrario, los vehículos que han
sobrepasado el límite de velocidad únicamente temporalmente, por
ejemplo debido a una aceleración rápida y limitada asociada a una
maniobra de adelantamiento, no son considerados vehículos con
exceso de velocidad.
El sistema es por tanto mucho más justo para los
conductores, dado que evita el detestado concepto de la "trampa
de velocidad", y también para las autoridades que con este
sistema podrán identificar a los conductores que han mantenido una
velocidad superior al límite durante por lo menos una buena parte de
la carretera monitorizada.
Otra ventaja del sistema es que también es mucho
más seguro en lo que respecta a las condiciones de tráfico. De
hecho, comprobando la velocidad media de los vehículos, es posible
evitar los típicos cambios repentinos del comportamiento del
conductor, como por ejemplo los frenazos bruscos de los conductores
cuando de repente identifican la ubicación de una cámara de
velocidad y también la consiguiente reaceleración una vez pasado el
punto de vigilancia.
En cambio con este sistema, el conductor es
forzado a mantener un comportamiento prudente para toda la distancia
de carretera monitorizada, que es en última instancia el objetivo
de vigilar la velocidad.
El sistema funciona de manera automática las 24
horas del día y garantiza la protección de los datos de privacidad
dado que únicamente son enviadas a la unidad central y a las
pertinentes autoridades oficiales las imágenes correspondientes a
los vehículos con exceso de velocidad.
La técnica anterior más similar a esta invención
es el sistema de monitorización de la velocidad media descrito en
el documento EP1276086. El sistema descrito en el documento
EP1276086 se basa en un análisis estadístico de las características
de los vehículos en tránsito, y se basa en la baja probabilidad del
emparejamiento erróneo de vehículos, partiendo del hecho de que el
tránsito de vehículos por lo general se produce en un periodo de
tiempo limitado entre las dos unidades periféricas.
El sistema propuesto en el documento EP1276086
va más allá de los sistemas tradicionales de identificación de
vehículos, como el que se describe en los documentos WO02082400 o
WO2004/042673, principalmente basado en la identificación de
vehículos por medio de una identificación inequívoca de la placa de
matrícula del vehículo. Es conocido y también se explica en el
documento EP1276086 que una identificación exacta de la placa de
matrícula de un coche es muy difícil por una serie de razones: el
cambio de iluminación durante el día y a veces incluso entre las
ubicaciones remotas A y B (véase figura 2) debido a cambios
meteorológicos repentinos o debido a diferentes condiciones de
luminosidad, o la falta de un sistema de reconocimiento de placas de
matrícula fiable dado que las placas de matrícula, y los
caracteres, son diferentes para los diferentes países.
Por ejemplo, las placas de matrícula alemanas
tienen la "o" que se parece al cero, siendo la diferencia un
pequeño corte en el cero; sin embargo, este pequeño corte es muy
difícil de detectar en los casos en los que hay un poco de ruido en
las imágenes. Además, las placas de matrícula alemanas tienen dos
pequeños círculos entre la parte que identifica la ciudad y la
cadena de identificación del vehículo. Las placas de matrícula
británicas tienen unos números más grandes y diferentes colores, así
como las placas de matrícula danesas, etcétera. Para poder
identificar correctamente todas estas placas de matrícula debería
utilizarse un algoritmo específico para cada tipología de placa de
matrícula y esto resultaría demasiado pesado desde el punto de
vista computacional.
El sistema y el procedimiento descritos en el
documento EP1276086 resuelven el fallo de los sistemas anteriores
pero no identifican los vehículos de manera inequívoca. Explotan
información correspondiente al vehículo, como por ejemplo la
dimensión, el color, la ubicación de puntos en el coche y de esta
manera identifican las características del vehículo en la primera
unidad remota y en la segunda unidad remota, en las que las imágenes
de los vehículos son tomadas únicamente con una vista posterior,
tal y como se muestra en la figura 2a.
Sin embargo en el documento EP1276086 no se
explica claramente cómo se comparan estas características de los
vehículos y cómo se utilizan para la identificación de los
vehículos.
El procedimiento y el sistema de la presente
invención resuelven las limitaciones del documento EP1276086
explotando una tecnología que en adelante denominaremos
Emparejamiento de Placas de Matrícula (PM). La tecnología del
emparejamiento de placas de matrícula permite determinar
correspondencias entre las placas de matrícula detectadas por las
unidades periféricas A y B sin limitación alguna a los tipos de
letra utilizados en un país específico.
Según una forma de realización preferente la
presente invención se refiere a un procedimiento de identificación
de objetos móviles empleando una etiqueta, en el que dicha etiqueta
comprende por lo menos caracteres alfanuméricos y se extrae a
partir de imágenes tomadas por cámaras situadas en por lo menos dos
puntos diferentes dentro de una distancia determinada, estando
dichas cámaras sincronizadas y siendo dichas imágenes tomadas por
las cámaras dentro de un intervalo de tiempo predeterminado. El
procedimiento comprende:
- \bullet
- La extracción de caracteres alfanuméricos de dicha etiqueta a partir de las imágenes tomadas por, por lo menos, dos cámaras;
- \bullet
- La conversión de dichos caracteres alfanuméricos en otros caracteres nuevos de otro espacio de representación;
- \bullet
- La creación de una cadena de dichos caracteres nuevos para cada una de las etiquetas extraídas a partir de las imágenes tomadas por las cámaras en diferentes puntos;
- \bullet
- La comparación de las cadenas asociando una puntuación de correlación;
- \bullet
- La entrada de una puntuación umbral;
- \bullet
- La identificación del objeto móvil si la puntuación de correlación es superior a la puntuación umbral predeterminada.
De esta manera el problema de la necesidad de la
identificación de la etiqueta alfanumérica asociada al objeto móvil
queda resuelto, de hecho los procedimientos de la técnica anterior
basados en una identificación precisa de esta etiqueta muchas veces
fallan, dado que las imágenes en las que se encuentra presente esta
etiqueta alfanumérica muchas veces pueden verse afectadas por
diversos tipos de ruido, o por ejemplo presentan una iluminación
diferente. La comparación de la etiqueta alfanumérica por medio de
una correlación es mucho más eficiente y resuelve de una manera más
fiable el problema de una identificación correcta de etiquetas
alfanuméricas asociadas a objetos móviles.
El procedimiento puede utilizar el otro espacio
de representación que presenta un número de elementos que es
inferior al número de elementos del espacio de representación de los
caracteres originales.
La función que convierte dichos por lo menos
caracteres alfanuméricos en caracteres nuevos del otro espacio de
representación puede ser no biyectiva.
Preferentemente, se utiliza un intervalo de
tiempo predeterminado que es inferior a un umbral predeterminado
Tiempo_h y superior a un umbral predeterminado Tiempo_1, en el que
el umbral Tiempo_h es el tiempo requerido para que el objeto móvil
pueda cubrir dicha determinada distancia a un límite de velocidad
predefinido y el umbral Tiempo_1 es el tiempo requerido para que el
objeto móvil pueda cubrir dicha determinada distancia a una
velocidad por lo menos dos veces superior a dicho límite de
velocidad predefinido.
El procedimiento puede comprender
preferentemente el envío de las imágenes de los objetos con exceso
de velocidad a las pertinentes autoridades legales.
El procedimiento puede además comprender una
clasificación de objetos de manera que sea posible asociar
diferentes límites de velocidad a diferentes clases de objetos
móviles, preferentemente coches o camiones.
Las imágenes que pueden tomarse mediante dichas
cámaras comprenden únicamente una etiqueta parcial.
Las imágenes tomadas por cada cámara pueden ser
una imagen de la parte frontal o de la parte posterior del objeto
móvil.
La presente invención comprende adicionalmente
un sistema para la identificación de objetos móviles que comprende
por lo menos un par de unidades periféricas capaces de detectar el
tránsito de los objetos móviles, una unidad central que cuenta con
unos medios de computación, una pantalla, unos medios de
comunicación con las unidades periféricas, unos medios de captura
de las etiquetas de datos correspondientes al tránsito de los
objetos móviles, en el que dichas etiquetas de datos comprenden por
lo menos caracteres alfanuméricos, en el que las unidades
periféricas cuentan con:
- \bullet
- Unos medios de sincronización capaces de sincronizar imágenes tomadas por las cámaras con una correspondiente cadena de caracteres nuevos; y
- \bullet
- Unos medios de almacenamiento para almacenar temporalmente dicha cadena de caracteres nuevos y la imagen, antes de que las mismas sean enviadas a la unidad central;
- \bullet
- Unos medios de computación, en el que dichos medios de computación de dichas unidades periféricas convierten dichos caracteres alfanuméricos en caracteres nuevos de otro espacio de representación y crean una cadena de dichos caracteres nuevos para cada una de las etiquetas extraídas a partir de las imágenes tomadas por dichas unidades periféricas; y en el que dichos medios de computación de dicha unidad central asocian la imagen de cada unidad periférica con la cadena del otro espacio de representación y ejecutan un algoritmo de puntuación a partir de dicha cadena de caracteres nuevos creada, para identificar el objeto móvil.
El sistema puede comprender adicionalmente:
- \bullet
- Bobinas de inducción con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Células fotoeléctricas con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Micro lazos magnéticos con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Láseres con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Sensores infrarrojos con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Cámara equipada con técnica de detección de movimiento directamente a bordo, o
- \bullet
- Cámara con equipo de procesamiento de señal capaz de aplicar una técnica de detección de movimiento.
El sistema de identificación de objetos móviles
puede comprender adicionalmente un sistema de iluminación o un
sistema infrarrojo para uso operativo en ausencia de luz natural o
luz artificial de la carretera.
El sistema puede comprender adicionalmente el
empleo de servicios satelitales para sincronizar los relojes de las
diversas unidades periféricas.
El sistema puede comprender adicionalmente por
lo menos una unidad periférica con por lo menos una unidad de
elaboración con capacidad para clasificar vehículos de manera que
sea posible asociar diferentes límites de velocidad a diferentes
clases de vehículos.
El sistema puede comprender adicionalmente unos
medios para monitorizar en la pantalla la cadena asociada a dicha
etiqueta de dicho objeto móvil.
El sistema puede comprender adicionalmente
cámaras que pueden configurarse para tomar imágenes de la parte
frontal y de la parte posterior de los objetos móviles.
La figura 1 es un diagrama esquemático del
sistema.
La figura 2 representa los posibles
desplazamientos de las unidades periféricas para la monitorización
de la carretera.
La figura 3 es un ejemplo del mapeo de
caracteres.
La figura 4 comprende unos ejemplos de mapeo de
caracteres típicos de las placas de matrícula italianas, francesas
y alemanas, en el conjunto de caracteres PM.
La figura 5 comprende unos ejemplos de fotos
tomadas por las unidades periféricas de vehículos en tránsito.
La figura 6 comprende unos ejemplos de fotos de
vehículos en tránsito, tomadas en la oscuridad o con únicamente una
placa de matrícula parcial.
La figura 7 es un ejemplo de cómo pueden
emparejarse erróneamente diferentes caracteres debido al ruido en
la imagen.
La figura 8a representa el diagrama de bloques
que describe la rutina de violación de velocidad.
La figura 8b representa el diagrama de bloques
que describe la rutina del algoritmo de Emparejamiento de Placas de
Matrícula entre dos cadenas PM.
La figura 8c es un diagrama de bloques que
describe la rutina de análisis de los resultados del algoritmo de
Emparejamiento de Placas de Matrícula.
El sistema (véase figura 1) comprende pares de
unidades periféricas (2) capaces de detectar el tránsito de
vehículos y una unidad central (1), en comunicación con las unidades
periféricas (2), que captura los datos relativos al tránsito de
vehículos y computa la velocidad media del vehículo en la carretera
monitorizada.
La unidad central (1) también captura las
imágenes de los vehículos a través de la red de telecomunicaciones
(4) que más tarde serán entregadas al personal de inspección. Es el
personal de inspección quien comprueba las imágenes (3) de los
vehículos y decide en última instancia la presencia de una
infracción e inicia el procedimiento sancionador.
La dicha unidad periférica cuenta con:
- \bullet
- Una cámara (21) (blanco/negro o color, digital o analógica) para capturar imágenes correspondientes a los vehículos en tránsito.
- \bullet
- Un sistema de computación (24) capaz de aplicar sobre las imágenes capturadas algoritmos de procesamiento de señal típicos de la tecnología necesaria para el Emparejamiento de Placas de Matrícula.
- \bullet
- Unos medios de almacenamiento (28) para almacenar temporalmente los resultados del procesamiento de imágenes antes de que dichos resultados sean enviados a la unidad central y unos medios de almacenamiento para almacenar las imágenes hasta que son enviadas a la unidad central.
- \bullet
- Por lo menos un dispositivo capaz de detectar el tránsito de los vehículos (26) que comprende por ejemplo bobinas de inducción (y la correspondiente interfaz de procesamiento de señal) o células fotoeléctricas (y la correspondiente interfaz de procesamiento de señal) o micro lazos magnéticos (y la correspondiente interfaz de procesamiento de señal), o láseres o sensores infrarrojos (y la correspondiente interfaz de procesamiento de señal), o una cámara equipada con una técnica de detección de movimiento directamente a bordo o una cámara con equipo de procesamiento de señal para aplicar una técnica de detección de movi- miento.
- \bullet
- Un sistema de iluminación (22) o un sistema infrarrojo para uso operativo en ausencia de luz natural o luz artificial de la carretera.
- \bullet
- Un sistema de sincronización (23), por lo general basado en servicios satelitales como GPS o GALILEO, necesarios para sincronizar los relojes de las diversas unidades periféricas de elaboración.
- \bullet
- Un sistema de comunicación (25) para permitir la comunicación de datos entre la unidad periférica y la unidad central.
La unidad periférica también puede contar con
por lo menos una unidad de elaboración (27) que permita clasificar
vehículos de manera que sea posible asociar diferentes límites de
velocidad a diferentes clases de vehículos (coches o camiones, por
ejemplo) de acuerdo con las normas de tráfico en dicha carretera
específica.
El sistema de monitorización basado en el
Emparejamiento de Placas de Matrícula funciona de la siguiente
manera:
La carretera a monitorizar es delimitada por dos
unidades periféricas (véase figura 2). Estas unidades periféricas
detectan el tránsito de los vehículos y capturan las imágenes de los
vehículos. Las imágenes de los vehículos pueden ser de la parte
frontal o de la parte posterior de los vehículos y pueden ser
diferentes para las dos unidades periféricas (una toma fotos de la
parte frontal, la otra de la parte posterior). Las unidades
periféricas elaboran la información necesaria para la evaluación
automática de la correspondencia de vehículos y transmiten la
información a la unidad central. Una vez que la unidad central ha
determinado que la velocidad media supera el límite de velocidad,
solicita las imágenes del vehículo a las unidades periféricas; las
unidades periféricas transmitirán las imágenes solicitadas. Las
otras imágenes, correspondientes a los vehículos cuya velocidad
media sea inferior al límite de velocidad, son borradas de las
unidades periféricas.
En resumen: la unidad central recibe en tiempo
real, o con cierto retraso, información del tránsito de vehículos.
Calcula la velocidad media de los vehículos en la carretera
monitorizada explotando: a) la información sobre el tiempo que ha
necesitado el vehículo para moverse entre las dos unidades
periféricas remotas y b) la distancia entre las dos unidades
periféricas remotas.
Por tanto, la unidad central es capaz de
detectar si la velocidad media del vehículo ha sido superior al
límite de velocidad. Una vez que el vehículo infractor ha sido
identificado, la unidad central se conecta a las unidades
periféricas solicitándoles la transmisión de las imágenes del
vehículo correspondiente, y el borrado de la información
correspondiente a los vehículos cuya velocidad media es inferior al
límite de velocidad.
Las imágenes de los vehículos infractores son a
continuación almacenadas en el servidor en la unidad central. Las
imágenes serán utilizadas por un oficial autorizado que comprobará
su exactitud e iniciará el procedimiento del proceso de multa. En
la unidad central también se almacenan los datos de la distancia
entre las dos unidades periféricas remotas. Durante la fase de
instalación, los oficiales calculan la trayectoria más corta que los
conductores pueden realizar entre las dos unidades periféricas y
este valor es insertado en la unidad central. Este valor puede ser
alterado únicamente en caso de que se muevan las estaciones
periféricas o en caso de que se modifique la carretera.
El procedimiento y el sistema de la presente
invención resuelven las limitaciones del documento EP1276086
explotando una tecnología denominada Emparejamiento de Placas de
Matrícula (PM). Esta tecnología determina correspondencias entre
las placas de matrícula detectadas por las unidades periféricas A y
B sin limitación alguna y funciona de la siguiente manera:
Una vez que se ha identificado la placa de
matrícula, los diversos elementos de la placa de matrícula
(caracteres y otros símbolos) son asociados a los elementos de otro
alfabeto. Formalmente, es como aplicar una función no biyectiva a
los caracteres de la placa de matrícula, mapeando de esta manera los
caracteres de la placa de matrícula en otro espacio, lo que por lo
tanto no es un isomorfismo. De esta manera los caracteres son
mapeados en clases similares con una probabilidad extremadamente
baja de que sean erróneamente emparejados (véase figura 3).
El siguiente ejemplo de las placas de matrícula
italianas y la figura 4 clarifican el concepto. Las placas de
matrículas italianas comprenden un total de 38 símbolos,
concretamente 37 tipos de diferentes caracteres más un indicador
azul que actúa como un delimitador de placa de matrícula. El
alfabeto PM comprende 18 posibles símbolos más 1 no símbolo, es
decir, un objeto segmentado que no puede clasificarse como un
elemento alfanumérico. Por lo tanto, por el ejemplo, el carácter
\Theta_{1} del alfabeto PM se corresponde con los caracteres de
placa de matrícula 0 (cero), D, O, Q (véase figura 4a); el carácter
\Theta_{2} del alfabeto PM comprende los caracteres de placa de
matrícula 1, I, J, T y el separador de placa de matrícula
convencionalmente indicado como ! (véase figura 4a); el carácter
\Theta_{3} del conjunto se corresponde con los caracteres de
placa de matrícula 2, 7, Z (véase figura 4a); el símbolo
\Theta_{8} del alfabeto PM se corresponde con los caracteres de
placa 8, B, E, F (véase figura 4a); el carácter \Theta_{13} del
alfabeto PM se corresponde con los caracteres de placa de matrícula
K, V, Y, X (véase figura 4a), etcétera. El nuevo alfabeto, creado en
base a observaciones empíricas, resume y sintetiza los caracteres
alfanuméricos de la placa de matrícula.
Tal y como se ha indicado anteriormente y como
reconoce también el documento EP1276086, el principal problema en
el proceso de reconocimiento de placas de matrícula es el ruido
presente en las imágenes del mundo real. La fuente de este ruido
puede deberse a cambios de iluminación, polvo en las placas de
matrícula, lluvia, movimientos repentinos, ruido de los medios de
captura de la cámara, etcétera.
Los resultados experimentales han mostrado que
este ruido provoca una clasificación errónea de los símbolos
originales: por ejemplo O (letra o), 0 (cero), D y Q pueden
clasificarse erróneamente entre sí fácilmente. Otro caso de
ambigüedad lo representan la letra B y el número 8 (véase figura 7).
Esta clasificación errónea debida a la inevitable presencia de
ruido obviamente proporciona un sistema de reconocimiento de placas
de matrícula no fiable. La solución a este problema, y la esencia
central de esta invención, es que no es importante identificar
correctamente los elementos de la placa de matrícula, sino
categorizar correctamente los mismos.
Por tanto, los elementos O, 0, D, Q son
agrupados conjuntamente en la misma categoría: el elemento
\Theta_{1} del alfabeto PM. De hecho, en lo que respecta a la
aplicación, no es importante identificar de manera inequívoca la
placa de matrícula del vehículo, sino entender que el mismo vehículo
ha pasado (en un intervalo de tiempo determinado) por los dos
puntos de vigilancia A y B en los que se encuentran situadas las
unidades periféricas (véase figura 2). Por tanto, el vehículo deja
de ser identificado en el espacio tradicional como 12XYG, sino en
el espacio del alfabeto PM
\Theta_{j}\Theta_{k}\Theta_{l}\Theta_{m}\Theta_{n}.
En términos de procesamiento de imagen, el
símbolo \Theta_{1} del alfabeto PM = {0 (cero), D, O, Q}
identifica un objeto redondo que es bastante diferente con respecto
a \Theta_{3} = {2, 7, Z} que identifica un objeto en zigzag.
Además, este alfabeto PM está estructurado de tal manera que los
símbolos \Theta_{i} presentan una "distancia" entre sí
suficiente cuando son considerados en el marco de la métrica
utilizada para categorizar los vehículos, tal y como se explicará
más adelante.
Tal y como se ha especificado anteriormente el
sistema funciona también con caracteres de otros idiomas (ü, por
ejemplo es categorizado como u) y también con caracteres de placa de
matrícula de otras naciones (véase figura 4b). Es decir, la A que
aparece en una placa de matrícula alemana no es muy diferente de la
A que aparece en una placa de matrícula francesa, italiana,
holandesa o suiza. Todos ellos son caracteres identificados como
objetos con una forma puntiaguda en la parte superior y todos los
caracteres son mapeados en los 18+1 símbolos del alfabeto
PM.
PM.
Otro problema que el sistema resuelve lo
representa, por ejemplo, el número 4 en las placas de matrícula
francesas.
Este 4, puede ser un 4 "abierto" o un 4
"cerrado" dependiendo, obviamente, de la manera en la que se
escribe. Así, el 4 "cerrado" se sitúa en la misma categoría de
los elementos {A, 4}, mientras que el 4 "abierto" se sitúa en
una categoría separada {4}.
Además, todas las comparaciones de las placas de
matrícula son llevadas a cabo considerando vehículos que transitan
desde el punto A hasta el punto B correspondientes a las dos
unidades periféricas.
Asumiendo que la carretera tiene una longitud de
2 Km y que el límite de velocidad está fijado a un valor de 120
Km/h (que es típico en las autopistas), hay únicamente una ventana
temporal que tiene sentido a efectos comparativos. Es decir, si el
vehículo necesita más de 60 segundos para ir desde el punto A hasta
el punto B, entonces está claro que no ha sobrepasado el límite de
velocidad. Además, hay también una velocidad que puede considerarse
como velocidad máxima, por ejemplo, 240 Km/h (dado que no hay muchos
Ferraris rondando). En este último caso significa que el vehículo
necesita 30 segundos para ir desde el punto A hasta el punto B.
Todo esto implica que la ventana temporal que tiene sentido a
efectos de comparación de datos es únicamente la de 30 segundos, es
decir, únicamente se utilizan los datos recogidos en la estación de
vigilancia que se encuentran en la ventana de 30 segundos a 60
segundos.
En una carretera bastante transitada con 1800
vehículos/hora (correspondiente a 30 vehículos/minuto), la
comparación para cada coche en el punto B se lleva a cabo
únicamente con 15 coches anteriormente registrados en el punto A,
minimizando de manera considerable la posibilidad de un
emparejamiento erróneo de los vehículos representados en el
alfabeto PM.
Además incluso en el remoto caso de un
emparejamiento erróneo, que según nuestros experimentos es inferior
a 1/10^{6}, el control final es realizado por el oficial
autorizado que comprueba las imágenes del vehículo antes de iniciar
el procedimiento para el proceso final de multa.
El emparejamiento de placas de matrícula se
aplica de la siguiente manera:
La unidad central analiza las cadenas de PM
obtenidas por las imágenes tomadas, dentro de un determinado
horizonte temporal, en las unidades periféricas A y B. A
continuación en la presente memoria se explica el proceso de
emparejamiento de placas de matrícula para un caso con mucho
ruido.
Este es un caso ejemplar en el que todos los
algoritmos tradicionales, como los que se describen en la técnica
anterior indicada, fallan debido a la presencia de mucho ruido
debido a un importante cambio de iluminación.
Las figuras son las que se muestran en la figura
5.
La imagen en la figura 5a, correspondiente al
tránsito del vehículo en correspondencia con la unidad periférica B
se identifica de la siguiente manera:
\Theta_{2}\Theta_{2}\Theta_{11}\Theta_{11}\Theta_{19}\Theta_{6}\Theta_{7}\Theta_{2}\Theta_{16}\Theta_{12}\Theta_{2}\Theta_{2}
Estos símbolos del alfabeto PM representan la
siguiente información:
\Theta_{2} pequeña parte de la imagen que
precede al limitador de la placa de matrícula e identificada por el
sistema como un limitador de placa I \Theta_{2}
\Theta_{11} carácter G
\Theta_{11} carácter G
\Theta_{19} espacio
\Theta_{6} número 5
\Theta_{7} número 6
\Theta_{2} número 1
\Theta_{16} carácter P
\Theta_{12} carácter M
\Theta_{2} limitador de la placa de
matrícula
\Theta_{2} pequeña parte de la imagen que
precede al limitador de la placa de matrícula e identificada como
I
Aplicando el mismo procedimiento a la imagen del
lado izquierdo (véase figura 5b) se obtendrá la siguiente
secuencia:
\Theta_{2}\Theta_{11}\Theta_{11}\Theta_{19}\Theta_{6}\Theta_{7}\Theta_{2}\Theta_{16}\Theta_{19}\Theta_{2}
Estos símbolos del alfabeto PM representan la
siguiente información:
\Theta_{2} limitador de la placa de
matrícula
\Theta_{11} carácter G
\Theta_{11} carácter G
\Theta_{19} espacio (el espacio u otro
símbolo no clasificado son categorizados en el último elemento del
alfabeto PM)
\Theta_{6} número 5
\Theta_{7} número 6
\Theta_{2} número 1
\Theta_{16} carácter P
\Theta_{19} no símbolo
\Theta_{2} limitador de la placa de
matrícula
En este segundo caso falta el carácter
\Theta_{2} debido a la pequeña parte de la placa de matrícula
que sigue al separador de placa de matrícula.
Tal y como se pone de manifiesto a partir de
este ejemplo, no es poco común comparar cadenas de diferentes
dimensiones: en el caso del ejemplo anteriormente indicado la
primera cadena está formada por 12 elementos mientras que la
segunda cadena está formada por 10 elementos.
Esto principalmente se debe al ruido que puede
originar la presencia de reflejos, lluvia, oscuridad, etcétera. La
imagen del ejemplo representa un caso límite ejemplar. El
emparejamiento de placas de matrícula en esta fase compara las dos
cadenas empleando una puntuación obtenida haciendo desplazar una
cadena sobre la otra, como una operación de correlación.
El emparejamiento se calcula por medio de la
siguiente formula:
En la que C_{m} representa la dimensión de la
cadena más corta (10 para el ejemplo anteriormente indicado),
\alpha_{i} representa el premio/la penalización del
emparejamiento/emparejamiento-erróneo, de manera que
se trata de un valor positivo si los elementos de las dos cadenas
son iguales y negativo sin son diferentes.
Únicamente los dos elementos del alfabeto PM
\Theta_{2} = {1, I, !, J, T} y \Theta_{19} = {espacio, no
carácter} representan una excepción: comprenden algunos elementos de
los caracteres originales de las placas de matrícula que no son
caracteres reales (!, espacio y no carácter) y por tanto el peso
asociado es inferior cuando se compara a otras asociaciones de
coincidentes.
a_{i} y b_{i} indican los niveles de
confianza en la asociación de un carácter real de la placa de
matrícula con un elemento del alfabeto PM. Estos niveles de
confianza dependen de la calidad de la imagen y por tanto de lo
claro que es el valor. Obviamente, cuanto más claro es el valor más
alto es el nivel de confianza con el que un carácter determinado es
mapeado en el espacio del alfabeto PM. Los niveles de confianza son
únicamente tres, correspondientes a nivel de confianza alto, medio
o bajo. Nuevamente, el elemento del alfabeto PM \Theta_{19} =
{espacio, no carácter} toma siempre un determinado valor de
confianza que se trata de un valor únicamente ligeramente superior
al "valor de confianza bajo" de todos los demás elementos del
alfabeto PM. El fundamento que hay detrás de esto debe explicarse
sobre el hecho de que el elemento \Theta_{19} del alfabeto PM en
realidad no identifica un carácter original de la placa de
matrícula, sino únicamente un "carácter extra", por tanto, su
peso en términos de información para la identificación de la placa
de matrícula es inferior cuando se compara a todos los demás
elementos del alfabeto PM.
\varepsilon es un factor de normalización que
encuadra los valores en un intervalo de escala predeterminado [0,
1] por ejemplo.
De entre todas las posiciones se selecciona la
que proporciona la puntuación más alta, es decir, la posición que
se corresponde con la mejor superposición de cadenas. Si la
puntuación se encuentra por encima de un umbral prefijado entonces
se considera que los dos vehículos pueden emparejarse.
El procedimiento de puntuación se lleva a cabo
en el servidor central. En el servidor central también se encuentran
disponibles todas las cadenas en el alfabeto PM de los coches que
han pasado por el punto A en un horizonte temporal razonable, tal y
como se ha explicado anteriormente. Cabe señalar que el sistema es
también compatible con las restricciones de datos de privacidad que
existen en algunos países. De hecho, los datos de la placa de
matrícula no se almacenan en ninguna parte, sino únicamente sus
cadenas PM. Entre todas las imágenes cuya correlación de placa de
matrícula se encuentra por encima del umbral, la imagen de vehículo
que se identifica como la del vehículo que ha sobrepasado el límite
de velocidad es la imagen de vehículo con la mayor puntuación.
Además, si ninguna de las imágenes confrontadas
ha obtenido una puntuación por encima del umbral, entonces se
repite el procedimiento sin considerar los elementos \Theta_{2}
y \Theta_{19}, que en última instancia únicamente añaden
información marginal de la placa de matrícula del vehículo.
Una vez que se han eliminado los elementos
\Theta_{2} y \Theta_{19} el emparejamiento se comprobaría
entre:
\Theta_{11}\Theta_{11}\Theta\Theta_{6}\Theta_{7}\Theta_{16}\Theta_{12}
y
\Theta_{11}\Theta_{11}\Theta_{6}\Theta_{7}\Theta_{16}
Y en este caso el nuevo umbral de importancia
presenta un valor superior al del caso que también comprende a los
elementos \Theta_{2} y \Theta_{19}. En este caso, únicamente
se comparan caracteres de la placa de matrícula original. Este
segundo caso únicamente se aborda únicamente en presencia de mucho
ruido en la imagen original.
El algoritmo de Emparejamiento de Placas de
Matrícula se resume en los diagramas de bloque de las figuras 8a a
8c.
De hecho los elementos \Theta_{2} y
\Theta_{19} pueden introducir algo de ruido dado que también
podrían ser interpretados erróneamente debido a una cierta
inclinación de la placa de matrícula del vehículo con respecto a la
cámara que toma la imagen.
El sistema también funciona en otras condiciones
extremas, como la que se muestra en los ejemplos de la figura 6.
Las imágenes de las placas de matrícula de las
figuras 6a a 6d han sido tomadas en la oscuridad completa. El
sistema de reconocimiento de Emparejamiento de Placas de Matrícula
anteriormente descrito también funciona en situaciones límites como
la anteriormente indicada dado que no se necesita información alguna
referente a los colores o a la forma de los coches. De hecho, en la
oscuridad completa únicamente puede distinguirse y explotarse la
placa de matrícula y no puede extraerse información alguna sobre
otras características del vehículo como colores, o forma, como por
ejemplo en las figuras 6c a 6d. Además, dado que el sistema ha sido
concebido para el emparejamiento de placas de matrícula en ambientes
ruidosos (como las imágenes tomadas en el ejemplo de las figuras 6c
a 6d), también funciona con cámaras de baja definición y no
necesariamente con cámaras de alta definición para las que la
imagen debe ser lo más nítida posible. El sistema también funciona
en otras circunstancias límite, como en el caso de las imágenes de
las figuras 6e a 6d en las que la foto de la placa de matrícula en
la primera imagen es únicamente parcial. De hecho, gracias al
mecanismo de comparación de cadenas parciales, incluso estos casos
son correctamente identificados.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet EP 1276086 A
- \bullet WO 02082400 A
- \quad
- \bullet WO 2004042673 A
Claims (16)
1. Procedimiento para la identificación de
objetos móviles empleando una etiqueta, en el que dicha etiqueta
comprende por lo menos caracteres alfanuméricos y la misma se extrae
a partir de imágenes tomadas por cámaras situadas en por lo menos
dos puntos diferentes dentro de una distancia determinada, estando
dichas cámaras sincronizadas y siendo dichas imágenes tomadas por
las cámaras dentro de un intervalo de tiempo predeterminado;
comprendiendo dicho procedimiento la extracción de caracteres
alfanuméricos de dicha etiqueta a partir de las imágenes tomadas
por, por lo menos, dos cámaras; estando el procedimiento
caracterizado porque comprende adicionalmente:
- \bullet
- La conversión de dichos caracteres alfanuméricos en otros caracteres nuevos de otro espacio de representación;
- \bullet
- La creación de una cadena de dichos caracteres nuevos para cada una de las etiquetas extraídas a partir de las imágenes tomadas por las cámaras en diferentes puntos;
- \bullet
- La comparación de las cadenas asociando una puntuación de correlación;
- \bullet
- La entrada de una puntuación umbral;
- \bullet
- La identificación del objeto móvil si la puntuación de correlación es superior a la puntuación umbral predeterminada.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1 en el
que otro espacio de representación cuenta con un número de
elementos que es inferior al número de elementos del espacio de
representación de los caracteres originales.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 en el
que la función que convierte dichos por lo menos caracteres
alfanuméricos en nuevos caracteres del otro espacio de
representación es no biyectiva.
4. Procedimiento según las reivindicaciones 2, 3
en el que dicho intervalo de tiempo predeterminado es inferior a un
umbral predeterminado Tiempo_h y superior a un umbral predeterminado
Tiempo_1, siendo dicho umbral Tiempo_h el tiempo requerido para que
el objeto móvil pueda cubrir dicha determinada distancia a un límite
de velocidad predefinido y siendo dicho umbral Tiempo_1 el tiempo
requerido para que el objeto móvil pueda cubrir dicha determinada
distancia a una velocidad por lo menos dos veces superior a dicho
límite de velocidad predefinido.
5. Procedimiento según la reivindicación 4 en el
que el objeto móvil identificado es considerado como un objeto con
exceso de velocidad y las imágenes son enviadas a las pertinentes
autoridades legales.
6. Procedimiento según la reivindicación 5 en el
que los diferentes objetos móviles son clasificados de manera que
sea posible asociar diferentes límites de velocidad a diferentes
clases de objetos móviles, preferentemente coches o camiones.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 2, 3
en el que las imágenes tomadas mediante dichas cámaras comprenden
únicamente una etiqueta parcial.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 2, 3
en el que dichas imágenes tomadas por cada cámara pueden ser una
imagen de la parte frontal o de la parte posterior del objeto
móvil.
\vskip1.000000\baselineskip
9. Sistema para la identificación de objetos
móviles que comprende por lo menos un par de unidades periféricas
(2) capaces de detectar el tránsito de los objetos móviles, una
unidad central (1) que cuenta con unos medios de computación, una
pantalla (3), unos medios de comunicación con las unidades
periféricas (2), unos medios de captura de las etiquetas de datos
correspondientes al tránsito de los objetos móviles, comprendiendo
dichas etiquetas de datos por lo menos caracteres alfanuméricos, en
el que las unidades periféricas cuentan con unos medios de
sincronización (23) capaces de sincronizar imágenes tomadas por las
cámaras con una correspondiente cadena de caracteres nuevos; unos
medios de almacenamiento para almacenar temporalmente dicha cadena
de caracteres nuevos y la imagen, antes de que las mismas sean
enviadas a la unidad central y medios de computación;
caracterizado porque:
- \bullet
- Dichos medios de computación de dichas unidades periféricas convierten dichos caracteres alfanuméricos en caracteres nuevos de otro espacio de representación y crean una cadena de dichos caracteres nuevos para cada una de las etiquetas extraídas a partir de las imágenes tomadas por dichas unidades periféricas; y
- \bullet
- Dichos medios de computación de dicha unidad central (1) asocian la imagen de cada unidad periférica con la cadena de dicho otro espacio de representación y ejecutan un algoritmo de puntuación a partir de dicha cadena de caracteres nuevos creada para identificar el objeto móvil.
\newpage
10. Sistema para la identificación de objetos
móviles según la reivindicación 8 que comprende adicionalmente:
- \bullet
- Bobinas de inducción con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Células fotoeléctricas con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Micro lazos magnéticos con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Láseres con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Sensores infrarrojos con interfaz de procesamiento de señal,
- \bullet
- Cámara equipada con técnica de detección de movimiento directamente a bordo, o
- \bullet
- Cámara con equipo de procesamiento de señal capaz de aplicar una técnica de detección de movimiento.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Sistema para la identificación de objetos
móviles según las reivindicaciones 9 a 10 que comprende
adicionalmente un sistema de iluminación (22) o un sistema
infrarrojo para uso operativo en ausencia de luz natural o luz
artificial de la carretera.
12. Sistema para la identificación de objetos
móviles según las reivindicaciones 9 a 11 en el que el sistema de
sincronización (23), emplea servicios satelitales para sincronizar
los relojes de las diversas unidades periféricas.
13. Sistema para la identificación de objetos
móviles según las reivindicaciones 9 a 12 en el que la unidad
periférica comprende por lo menos una unidad de elaboración (27) con
capacidad para clasificar vehículos de manera que sea posible
asociar diferentes límites de velocidad a diferentes clases de
vehículos.
14. Sistema para la identificación de objetos
móviles según las reivindicaciones 9 a 13 en el que se disponen
unos medios para monitorizar en la pantalla la cadena asociada a
dicha etiqueta de dicho objeto móvil.
15. Sistema para la identificación de objetos
móviles según la reivindicación 9 en el que dichas cámaras pueden
configurarse para tomar imágenes de la parte frontal o de la parte
posterior de los objetos móviles.
16. Medio legible por ordenador que presenta
unas instrucciones ejecutables por ordenador que, cuando son
ejecutadas por un ordenador, se lleva a cabo el procedimiento según
las reivindicaciones 1 a 7.
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