DE4128312A1

DE4128312A1 - Detecting motor vehicle movements and traffic density in traffic monitoring system - using video camera coupled to digital image memory for comparison of stored with actual images to identify motion with further comparison to identify vehicle types

Info

Publication number: DE4128312A1
Application number: DE19914128312
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Loos
Original assignee: Telefonbau und Normalzeit GmbH; Telenorma GmbH
Current assignee: Tenovis GmbH and Co KG; Telenorma GmbH
Priority date: 1991-08-27
Filing date: 1991-08-27
Publication date: 1993-03-04

Abstract

A video camera (VK) identifies vehicle movements at critical road locations, such as junctions. The video camera output line connects to a monitor (KM) and also to a memory (BS) and a motion detector (BE). The detector operates by comparing current with previous images. If a difference exists a comparator (VE) is activated and the stored image is compared with stored (MS) values representing vehicle profiles. If the comparator identifies an agreement, a counter (ZS) is incremented. The counter is subdivided to log the number of several types of vehicles identified. A MODEM transmits the data (MD). USE/ADVANTAGE - Counting and gathering of traffic information. No installation of sensors required.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Fahrzeugbewegungen mit Verkehrsüberwachungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for recognizing Vehicle movements with traffic monitoring systems according to the preamble of claim 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.In an essay entitled: "From traffic announcement to toll station ", which in the DE specialist magazine "Funkschau" 7/191 is printed from page 73 onwards described how data for a traffic control system can be obtained. It is pictured there and described, as in a so-called automatic Toll point sensors are attached, making it possible is to distinguish vehicles according to their type and to be numerically recorded. The sensors are essentially loop detectors that are used in Road surface are introduced. On page 74 of right column describes that also detectors with other measuring methods, e.g. B. radar, piezo cable, Infrared, etc., can be used. The one from the Data captured by detectors become control modules fed, from which traffic change signs and Congestion warning systems can be controlled. For further This data can be captured and processed via a Modem to a so-called regional center will give like this from an illustration on page 74 emerges. From there, this data becomes State registration office for the police and radio stations passed on, like this from an image on page 78 emerges.

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.It is also common for traffic monitoring Use television cameras so that difficult Traffic conditions can be intervened in good time can. However, these television cameras deliver exclusively Lich pictures of the current traffic situation, which appear on centrally located monitors. A Traffic data acquisition using video cameras is in the not mentioned above article.

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.DE-OS 32 14 254 A1 describes a method for Detect motion in video camera images known. This causes fluctuations in the image brightness in parts of a gelie from a video camera far image evaluated. The one described there Procedure is used to give alarms when moving conditions within one of a video camera waking area occur. To avoid false alarms the, the fluctuations in the image brightness are with the fluctuations in brightness in other areas compared to the camera image. Because that's this way detected image changes only to an alarm triggers are no means to count lenlichen detection of image movements provided.

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.The object of the invention is a method specify with which used for traffic monitoring Video cameras in addition to counting and Traffic data acquisition can be used so that no installation of sensors required is.

Diese Aufgabe wird durch eine Merkmalskombination gelöst, wie sie im kennzeichnenden Teil des Patentan spruchs 1 angegeben ist.This task is accomplished through a combination of features solved as in the characterizing part of the patent claim 1 is specified.

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.It is advantageously achieved that elaborate installation work for attaching Loop detectors or other sensors for ver Avoid the traffic count when using video cameras Traffic monitoring are available anyway.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further developments of the invention result from the Subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is as follows explained in more detail with reference to drawings.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Bildschirmzentrale mit zusätz lichen Mitteln zum Erkennen von Fahrzeugbewegungen und Verkehrs dichten. Fig. 1 shows the block diagram of a screen center with additional union means for detecting vehicle movements and traffic densities.

Fig. 2 das Blockschaltbild einer dezen tralen Steuereinrichtung zur Nutzung von mehreren Videokameras für die Erkennung von Fahrzeugbe wegungen und Verkehrsdichten. Fig. 2 shows the block diagram of a decentralized control device for the use of several video cameras for the detection of vehicle movements and traffic densities.

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.In FIG. 1, a video camera VK is shown, which is connected via a video line VL with a monitor M. An image memory BS is connected to this video line VL and stores a digitized video image in each case. A motion detector BE is also provided, which compares a digitized video image that is currently supplied by the video camera VK with the previously recorded image. It is determined whether there are differences in the contours. If such differences exist, a movement is recognized and reported to the central control SZ. When a movement is detected, a comparison device VE is activated, which compares the digitized video images retrieved from the image memory BS with patterns stored in an image pattern memory MS. These image patterns are contours of vehicles of the different categories. The comparison device VE is equipped so that a plurality of image patterns stored in the image pattern memory MS can be compared with a digitized video image supplied by the image memory BS. It can be determined with which image pattern there is a match. If there is a match, a counting pulse is given to a counting memory ZS.

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.This counting memory ZS is in different areas divided, each assigned to a vehicle type are not. The gelie from the comparison device VE the respective vehicle types assigned, added up. From the central tax office direction SZ is in each case after a predetermined Period causes the counting memory ZS to be read out becomes. The then existing numbers Z arrive via Modem MD to a transmission line, which to a Data processing device, not shown leads. Control commands can then be generated from there which are used for the automatic control of Ver traffic signs, signposts and others Facilities serve, as in Funkschau 7/1991 is described.

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.In the same way, data about the journey can also be made direction R and the speed G of the drive current or individual vehicles for over transmission line ÜL are sent. Such data through the movement detector BE to the Central control SZ signals generated. The speed is determined in that it is determined by what amount the contour of a vehicle changed from one picture to another Has. This amount is multiplied by a factor adorned by the camera setting (focal length, Distance to the object) results. Also the direction of travel R can be recognized by the direction in which moves a contour from one image to another. On this way can be done without additional material expenditure determine whether vehicles are traveling at increased speed or drive in the wrong direction, even if it is Vehicles have not yet been identified can. By sharing data about Geschwin and direction to others in the respective Screen centers located in the direction of travel Preparations are made there for the capturing solution of inadmissible moving vehicles.

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. For the transmission of the determined data can also a digital connection line AL of the service inte The underlying digital network ISDN can be used. It is then expedient, also digitized the image data With the help of a code CD to the connecting line AL bring. The user data channels B could be used for this are, while the remaining data L, R, G on the Signaling channel C are transferable.

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. FIG. 2 shows a decentralized control device SD, which in principle fulfills the same tasks as has already been described for the central control device SZ in FIG. 1. Such a decentralized control device SD serves to acquire the signals from a plurality of video cameras VK1 to VKn and to derive data therefrom, as has already been described. The video cameras VK1 to VKn are connected via a multiplexer MUX to a video line VL, which leads to a screen center BZ. In addition to the image memory BS already described and the motion detector BE already described, a transmission control SS is connected to the video line. This transmission control SS receives the data already described about the number of vehicles Z about the direction of travel R and about the speed G and transmits them serially to the video line VL. A serial transmission then takes place, for example, in the blanking gaps of the video signal, so that a display similar to the teletext can take place in the screen center BZ or this data can be received and further processed. With such a procedure, no additional line is required for data transmission. This has the advantage that existing line installations do not have to be changed.

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.Both with a central control SZ, as shown in FIG. 1, and with a decentralized control SD according to FIG. 2, it is possible to connect several image memories BS to a comparison device VE and also to provide several motion detectors BE. Thus, several video cameras VK or also several camera groups VK1 to VKn can work together with a common comparison device VE and a common image pattern memory MS.

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.When using such a method you can already used for traffic monitoring Video cameras are used to collect data on the ver to get traffic density, speed, etc. without that special detection devices instal must be lated. This results in a substantial savings, especially on investments for time consuming work to install the aforementioned facilities.

Claims

1. A method for detecting vehicle movements and traffic densities in traffic monitoring systems, video cameras being used for traffic monitoring at traffic junctions or at other critical points, the automatic recordings of which are displayed on screens, characterized in that
that at the output of a video camera (VK) is additionally connected to a digital image memory (BS), in which individual images are temporarily stored, that a motion detector (BE) is provided, the current by comparing a recorded by a video camera (VK) Image with an image stored in the image memory (BS) determines whether changes, ie movements, have taken place
that in the case of detected movements, the individual images temporarily stored in the image memory (BS) are compared with patterns of different vehicle categories stored in an image pattern memory (MS) by a comparison device (VE),
that if there is a match, a counting pulse is generated, which is added and stored in a counting memory (ZS) assigned to the vehicle category identified in each case,
and that these data acquired in a predetermined period of time for the control of traffic signal systems and of speed limit change displays and / or signposts are used.

2. The method according to claim 1, characterized, that based on contour differences at successive, abge in the image memory (BS) put pictures the speed of a drive is calculated.

3. The method according to claim 1, characterized, that based on contour differences at successive, abge in the image memory (BS) put pictures of the direction of travel of a vehicle is determined.

4. The method according to claim 1, characterized, that to determine the data from the in the picture cher (BS) stored image information and their Compare with picture patterns one in one picture umbrella center (BZ) arranged central tax facility (SZ) is used, and that the determined traffic data from there out for further processing or for statistical evaluation via a modem (MD) a data processing system.

5. The method according to claim 4, characterized, that from the central control facility (SZ) several video cameras (VK) are recorded, whereby common image memory (BS) and common Image pattern memory (BM) are provided.

6. The method according to claim 1, characterized in that
that a decentralized control device (SD) is provided for several video cameras (VK1 to VKn),
and that the determined traffic data via the video line (VL) in the blanking intervals also reach the screen center (BZ).

7. The method according to claim 1, characterized, that of a decentralized or central tax device (SZ, SD) commands for switching a certain video camera (VK) on one Control monitor (KM) are generated when this is due to the number of vehicles and the direction of travel or speed.

8. The method according to claim 1, characterized, that for the transmission of digitized Image data a code (CD) is used and a Integrating connection line (AL) of the service Digital network is used, the image data in the User channels (B) and the traffic data in Signaling channel (C) are transmitted.