Transporta līdzekļu noteikšana un parametru noskaidrošana izmantojot video apstrādi

Roberts KadiķisKārlis Freivalds

“Multifunkcionāla inteliģenta transporta sistēmas punkta tehnoloģija” (MITS).Nr.2DP/2.1.1.1.0/10/APIA/VIAA/086

http://sideth.com/cameras-set-up-to-navigate-capital%E2%80%99s-traffic-jams/

http://www.telegraph.co.uk/travel/travelnews/6408123/Drivers-face-chaos-as-15-million-cars-on-road-for-half-term.html

http://e2af.com/trend/090113_p1.shtml

Inteliģentās transporta sistēmas • Optimālākai satiksmes kontrolei un plānošanai- efektīvākai

esošo ceļu izmantošanai

2

Automašīnu atklāšana: fona uzkrāšana• Tukša ceļa fons tiek atņemts no šī brīža kadra

[8]3

Automašīnu atklāšana: fona uzkrāšana

[9]

Vidējā vērtība Mediānas vērtība

Iezīmēšanas metode Manuāla kadru izvēle4

Automašīnu atklāšana: pēc kustības

• Sekojošu kadru starpība• Optiskās plūsmas analīze

[10]

[11]

5

Izsekošana: pēc modeļiem

[12][13]

[14] 6

Izsekošana: pēc kontūra, apgabaliem• Mašīna aprakstīta ar kontūru, kas tiek izsekots:

[15]7

Izsekošana: pēc iezīmēm, tēliem• Tiek atrastas un izsekotas objektu reprezentējošas iezīmes

– Stūri robežas

• Deformējami tēli

[16]

[1] [17]

8

Interešu apgabalu izmantošana• Atklāšanas līnijas, virtuālie cilpu atklājēji

[20]

[19]

[18]

[10]9

Izaicinājumi• Nepieciešamas skaitļošanas jaudas reālā laika sistēmām• Mainīgi āra apstākļi• Mašīnu aizklāšanās• Ēnas• Darbība naktī

[22]

[21]

[23]

10

Piedāvātā metode• Atklāšanas līnija perpendikulāra ceļam

• Tiek lietota kustības atklāšana kombinācijā ar fona uzkrāšanu

• Automašīnai šķērsojot atklāšanas līniju, tiek izveidots intervāls. Kad mašīna izbrauc no līnijas, intervāls tiek slēgts.

• Metode derīga ceļiem ar nenoteiktu joslu skaitu, kuru virziens var laikā mainīties.

Atklāšanas līnija Intervāls

Roberts Kadiķis

Kārlis Freivalds

11

Kadiķis R., Freivalds K.: Efficient Video Processing Method for Traffic Monitoring Combining Motion Detection and Background Subtraction. Proceedings of the Fourth International Conference on Signal and Image Processing 2012 (ICSIP 2012) Lecture Notes in Electrical Engineering Volume 221, 2013, pp 131-141

• Tiek iegūta un sliekšņota sekojošu kadru starpības absolūtā vērtība• Atbilstoši atklātajiem objektiem, tiek izveidots intervāls

b)

c)

d)

t

Intensitāte:

Kadru starpība: Sliekšņošana: Intervāli:

d) e)

a)

White pixels indicate motion

Kustības atklāšana

12

• Tiek lietota stāvošu un vienmērīgi krāsotu objektu atklāšanai• Priekšplāna objektus atrod pēc vairākiem parametriem –

intensitāte, robežas un krāsas

1 (1 )k kF F S

Intensitāte:

a) b) c)

d)

Intensitātes fons Fona atņemšana:

Sliekšņošana:

F – fona pikseļa intensitāteS – šī brīža kadra pikseļa intensitāteα – fona atjaunošanās ātrumsk – kadra numurs

Fona atņemšana: intensitāte

13

Intensitāte: Robežas: Robežu fons:

a) b) c)

e)d)

Fona atņemšana: Sliekšņošana:Intervāli:

• Bieži zīmīgākās robežas ir intervālu galos

g)

Fona atņemšana: robežas

14

a)

b)

c)

d)

e)

f)

Krāsu komponente:

Cr:

Fons: Fona atņemšana:

Cb:

g) h)

Komponenšu summa: Sliekšņošana

Fona atņemšana: krāsas

15

Otsu metodē pikseļi tiek sadalīti tādējādi, ka fona un priekšplāna pikseļu izkliežu summa ir minimāla:

Attēls, tā histogramma un atrastais slieksnis:

Pikseļu intensitāte

Pik

seļu

ska

its

2 2w f f b bW W

Wf – priekšplāna pikseļu skaits

Wb – fona pikseļu skaits

σf2 – priekšplāna pikseļu dispersija

σb2 – fona pikseļu dispersija

σw2 –svaroto dispersiju summa

Izveidotais attēls:

Adaptīvu sliekšņu iegūšana

16

• Ja intervāls bijis pietiekami plats un pastāvējis pietiekamu kadru skaitu, mašīnu skaits tiek palielināts

• Algoritms spēj atklāt atsevišķus aizklāšanās gadījumus

W – intervāla maksimālais platums H – kadru skaits, kuros intervāls ir

eksistējis

W

H

occlusion

Intervāli:

Automašīnu skaitīšana

17

Algoritma demonstrācija

18

Video Reālais auto skaits

Algoritma izskaitītais

KļūdasPrecizitāte

Aizklāšanās Izskaitīta kā divas Citas

a) 100 105 5 95.2%b) 100 105 4 1 95.2%c) 100 100 3 3 100%d) 77 71 7 3 2 91.5%e) 42 44 2 95.5%f) 48 46 2 95.7%

Testu rezultāti

19

Vairāku atklāšanas līniju apvienošana

• Skaitīšanas precizitātes palielināšana• Automašīnu parametru (izmēri, ātrums, virziens) iegūšana

20

Projekcijas transformācija

21

Parametru noteikšana

• Platums ir vidējais intervāla garums

• Ātrumu nosaka no laika, kurā mašīna nonāk līdz nākamajai līnijai

• Garumu nosaka no ātruma un laika, vai tieši no taisnstūra garuma

22

Augstuma noteikšana

• Augstumu rēķina no attiecības starp īsāko un garāko intervālu, kas pieder mašīnai

23

Noslēgums• Piedāvāts automašīnu atklāšanas algoritms, kas balstās uz jaunu

pieeju - veidojot mašīnām atbilstošos intervālus uz atklāšanas līnijas.

• Algoritms spēj atklāt automašīnas pie mainīga apgaismojuma, dažādos laika apstākļos

• Precizitāte līdzīga kā citiem algoritmiem• Mazs skaitļošanas resursu patēriņš• Parametru noskaidrošana un klasifikācija

24

Paldies par uzmanību!

25