На сегодняшний день превышение скорости или несоответствие ее конкретным дорожным условиям является одной из основных причин совершения ДТП, в результате которых ежегодно гибнут и получают увечья тысячи человек. Причем, согласно статистике ДТП, при увеличении скорости, тяжесть последствий ДТП возрастает в геометрической прогрессии. К сожалению, не многие водители знают, что превышение скорости в реальных условиях дорожного движения не приводит к существенному выигрышу во времени. Водитель, преодолевает средний городской маршрут (около 20 км) со скоростью 80 км / ч, вместо разрешенных 60 км / ч, выигрывает во времени всего две минуты. Стоит ли рисковать и нервничать ради пары минут? Не стоит также забывать, что водитель, превышающей скорость, подвергает риску не только себя, но и окружающих людей. В ДТП на скорости 30 км / ч риск смертельного исхода для пешехода 5%, при 50 км / ч -- 40%, а при 65 км / ч -- уже 84%. Превышение скорости часто становится причиной тяжелых дорожно- транспортных происшествий, однако водители часто относятся к этой проблеме без должного внимания. Даже законопослушные водители, которые никогда не позволяют себе вождение в нетрезвом виде, выезда на встречную полосу и т.п., не считают опасным «небольшое» (до 20 км / ч) превышение разрешенной скорости. На следующем графике приведена статистика ДТП, в которой явно показано, что наиболее частой причиной аварий является превышение скорости.

Несмотря на то, что на дорогах России с каждым днем появляется все больше камер регистрирующих превышение скорости, количество нарушений остается на высоком уровне. С каждым годом количество автомобилей в мире возрастает, соответственно возрастает и количество дорожно-транспортных происшествий.

Рис. 1.

В связи с этим все больше внимания уделяется автомобильным системам интеллектуальной обработки информации и принятия решений. Инженерами разных стран мира разработано множество систем активной безопасности для автомобилей таких, как ABS (антиблокировочная система), EBD (система распределения тормозных усилий), ESP (система динамической стабилизации автомобиля) и многие другие. Одной из наиболее современных является система распознавания дорожных знаков и дорожной разметки. Система распознавания дорожных знаков призвана предупреждать водителей о необходимости соблюдения скоростного режима. Данная система определяет дорожные знаки ограничения скорости при их проезде и напоминает водителю текущую максимальную разрешенную скорость, если он движется быстрее.

Применяемые на автомобилях системы распознавания дорожных знаков имеют типовую конструкцию, которая включает:

• - видеокамеру;
• - блок управления;
• - экран.

Видеокамера располагается на ветровом стекле за зеркалом заднего вида.

Камера снимает пространство перед автомобилем в зоне расположения дорожных знаков (справа и сверху по ходу движения) и передает изображение в электронный блок управления. Видеокамера также используется другими системами активной безопасности - системой обнаружения пешеходов, системой помощи движению по полосе. Электронный блок управления реализует следующий алгоритм работы:

• а) распознавание формы дорожного знака (круглая форма);
• б) распознавание цвета знака (красный цвет на белом);
• в) распознавание надписи (величина скорости);
• г) распознавание информационной таблички (вид транспорта, время действия, зона действия);
• д) анализ фактической скорости автомобиля;
• е) сравнение скорости автомобиля с максимально допустимой скоростью;
• ж) визуальное и звуковое предупреждение водителя при отклонении.

Изображение в виде знака ограничения скорости выводится на экран панели приборов (расположен внутри спидометра, на некоторых моделях - на лобовом стекле) и остается видимым, пока ограничение не закончится или будет изменено. В ряде конструкций системы распознавания дорожных знаков электронный блок взаимодействует с навигационной системой, а именно в своей работе использует данные о знаках ограничения скорости из навигационных карт. Даже если знак не будет определен видеокамерой, информация о нем будет выведена на панель приборов.

• - преобразование цветового пространства кадров видеосигнала;
• - выделение контуров и удаление шумов;
• - верификация объектов интереса;
• - идентификация дорожного знака.

Дорожные знаки ограничения скорости имеют важные особенности такие как форма круга и красная окантовка. Поэтому первой стадией работы метода является выделение областей красного цвета на изображении. Для этого предпочтительнее использовать цветовую модель HSV, а не RGB, как у входного изображения. HSV дает возможность более точно указать оттенки красного цвета. Далее приведены формулы для перевода из палитры RGB в палитру HSV:

Важно отметить, что цветовая модель HSV наиболее близкая к человеческому восприятию цветов. После данных преобразований координаты цвета будут находиться в следующих диапазонах: 0

Среди выделенных контуров необходимо выделить контура, которые будут объектами интереса. Только цветового признака для определения принадлежности объекта из области интереса к классу дорожных знаков ограничения скорости недостаточно, так как помимо дорожных знаков на изображении могут находиться другие объекты красного цвета (например, автомобили, рекламные доски, автомобильные стоп-сигналы). Второй признак, который можно выделить для всех рассматриваемых дорожных знаков, - форма эллипса очень близкого к кругу. Таким образом, необходимо выделить контура очертания которых представляют окружность. Для поиска окружностей среди выделенных контуров используется теоретически обоснованное преобразование Хафа. В итоге получена область интереса на изображении, то есть сам дорожных знак.

Заключительный этап работы систем автоматического распознавания дорожных знаков посвящен распознаванию дорожных знаков. В целом,

существующие для этого методы либо используют предварительно построенные шаблоны, либо основаны на обучении. В первом случае для каждого возможного знака создаются специальные шаблоны, которые помещаются в базу данных. После этого производится сравнение вновь поступившего на вход знака со всеми шаблонами путем вычисления какого-либо расстояния (Евклидова, Махаланобиса и т. п.). Естественно. что при этом необходимо приведение всех знаков к одному и тому же размеру. Однако такой метод обычно обладает значительными ошибками даже при небольшом изменении в цвете и освещенности объектов. Поэтому, вместо того чтобы сравнивать сами знаки, выделяют некие их характерные признаки (гистограммы, сумма проекций и интенсивностей и т. д.), что приводит к повышению надежности распознавания.

В конечном итоге система, интегрированная в систему управления автомобилем, должна распознать и идентифицировать определенные дорожные знаки в поле зрения камеры. Дорожные знаки должны соответствовать ГОСТ Р 52290-2004. В этой системе будем использовать знаки ограничения скорости, они описаны в ГОСТ Р 52290-2004.

Эта задача усложняется внешними факторами такими, как изменение дневной освещенности, изменение погодных условий, выбор аппаратуры с достаточным качеством и надежностью. Система должна позволять с высокой вероятностью распознать знаки которые установлены криво либо имеют дефекты. Необходимо учесть степень сложности распознавания знаков на большой скорости. При увеличении скорости транспортного средства нагрузку на систему возрастает, так как скорость подачи информативных кадров возрастает и время на распознавание уменьшается.

У видеокамеры переднего обзора достаточно работы. Тем не менее список объектов, которые она фиксирует, продолжает расти. Образы автомобилей и пешеходов, дорожная разметка, а теперь еще и знаки. Разумеется, не все. Чтобы система не распылялась по пустякам, разработчики вложили в электронную память минимум символов: ограничение максимальной скорости, запрет обгона и сопряженные с ними таблички с временем и зоной действия, знаки отмены. Их и распознает система, передавая изображение на панель приборов. Машин с такой опцией пока немного, среди поставляемых к нам еще меньше. На тест попали БМВ 3‑й серии и «Опель-Инсигния». И хотя задачи у этих систем одинаковые, различий в работе набралось предостаточно.

ПРЕДМЕТ И МЕТОД

Типичные ситуации для проверки устройств в избытке предоставляют дороги общего пользования. Подмосковные трассы богаты различными ограничениями скорости, более узкие шоссе - запрещающими обгон «леденцами», магистраль и скоростное кольцо в черте города - нестандартными знаками, которые видеоглазок должен считать на довольно быстром ходу. Маршрут мы прошли дважды: в светлое время и в темноте. Причем днем ветровое стекло периодически смачивал дождь, а большегрузные фуры щедро обдавали грязью. В общем, от дорожных реалий не отступили.

В отличие от большинства электронных ассистентов, ответственный за распознавание знаков устроен сравнительно просто. Камера выхватывает и сверяет со своей картотекой таблички, схожие по форме, набору и расположению символов. На похожие ограничения максимальной массы или высоты автомобиля (тоже крупные цифры в красной окантовке) сканеры не реагируют. Правда, доходит до курьезов. При обгоне очередного грузовика «Опель» неожиданно высветил на дисплее «30». Оказалось, сканер считал миниатюрный знак ограничения скорости на цистерне поливальной машины.

БМВ известны знаки запрета обгона и ограничения скорости, а также их отмены. В инструкции упоминаются еще дополнительные информационные таблички «Влажная дорога» и «Зона действия». Забегая вперед, скажем, что первые нам за время прохождения маршрута не попались, а на другие машина попросту не отреагировала. «Опель», даром что попроще брендом, несет более весомый багаж знаний. Например, выучил знаки «Автомагистраль», «Дорога для автомобилей», «Пешеходная зона», да и таблички, сопутствующие основным знакам, камера «Опель ай» (Opel Eye) не игнорирует.

ПРОВЕРКА НА ДОРОГАХ

БМВ разочаровывает в первые минуты: знаки «80» на правой обочине широких московских магистралей он замечает редко. «Опель» чуть внимательнее. Но чувствуется, что для систем эти условия нештатные: на столь широкой дороге нужно дублировать информацию на растяжках, верхней рампе или разделительном барьере.

За городом помощники заработали увереннее: отвлекающей информации меньше, а знаки гораздо ближе. Однако и в этом горшочке меда не обошлось без дегтя. «Опель» чувствителен к ориентации знака. Если тот чуть наклонен или развернут, камера пропускает его. У БМВ свои причуды. В штатной навигации «баварца» зашиты ограничения скорости для всех дорог. Если сканер не видит придорожных знаков, компьютер опирается на данные дорожных карт. Но лучше бы он этого не делал! Электронный Сусанин не всегда четко отслеживает границы населенных пунктов, переключая лимиты «60» и «90». А иной раз высвечивает совершенно необъяснимые ограничения в 50 или 70 км/ч, причем смена происходит в лесу или чистом поле. Система «Опель ай» лишена привязки к навигации, отслеживает только реальную придорожную информацию, а потому и дезинформирует водителя реже.

От системы БМВ, которой помогает навигация, мы ожидали более интеллектуального подхода. А именно - что она будет точнее отслеживать зоны запретов обгона или ограничения скорости. Ведь часто эти знаки действуют до ближайшего перекрестка, которые как раз отлично распознает навигатор. Но почему-то в этом случае от его помощи отказались. В итоге знак горит, пока не появится его отмена, метка в электронной карте с иным ограничением скорости или окончание заданного временного интервала. Последний нам точно определить не удалось: знаки горели на панели разное время, выявить какую-либо зависимость мы не смогли. Кстати, так же поступает и «Инсигния». А вот знак, запрещающий обгон, машина гасит четко спустя 15 секунд. К чему такая спешка? Жирный минус за подачу информации.

ДЕФЕКТЫ ЗРЕНИЯ

Кратковременный, но сильный дождь подпортил «Опелю» оценку за точность. Капли на стекле, которые не успевают смахивать щетки, снижают бдительность ассистента вдвое. Аналогично влияет на остроту его зрения и включенный в ночное время дальний свет: электроника стабильно игнорировала знаки, попадающие в свет фар. БМВ таких капризов себе не позволяет.

Но не надейтесь, что система предупредит вас о знаке заранее. При заявленной стометровой дальнобойности, камеры и «Опеля», и БМВ передают информацию на дисплеи не раньше, чем знак поравняется с передним бампером. А «баварец» и вовсе выдерживает театральную паузу и выдает сообщение, лишь когда столбик замаячит в зеркале заднего вида. Причем это не зависит от погодных условий или времени суток.

Кроме того, если знак хотя бы немного перекрыт стоящим на обочине грузовиком (человеческий глаз отлавливает его и в этом случае), сканеры бессильны. Даже если дорожный «леденец» расположен чуть поодаль, гарантированно система засечет его только на невысокой скорости. Вообще чем выше забирается стрелка спидометра, тем хуже становится реакция ассистентов. Например, при разрешенных на магистрали 110 км/ч сбои в работе случались даже в идеальных условиях.

А если оценивать точность срабатывания по итогам всего теста, БМВ справился примерно с 90% встретившихся знаков, «Опель» - с 75%.

Посовещавшись, вынесли общий вердикт. Вреда опробованные системы не приносят, а в некоторых случаях их подсказки полезны. Ведь при всей внимательности и опыте все мы люди, которым, известное дело, свойственно ошибаться. Да что далеко ходить - за время 600-километрового теста мы пару-тройку раз пропускали важную информацию. Тут-то лишние электронные глаза совсем не мешали. А что иногда сбиваются - простительно. Ведь они - как начинающие водители, только набираются опыта. И, к счастью, те оплошности, которые они допускают, - это не грубые ошибки, а свойственные новичкам помарки.

«Появляющиеся на проекционном дисплее цветные символы запрета обгона и его отмены просмотреть невозможно, а вот реальные знаки на обочине дорог - запросто. Темнота, капли или грязь на ветровом стекле камере не помеха. Мне бы такие зоркие глаза! В итоге БМВ превосходит „Опель“ по двум ключевым параметрам - качеству сканирования и подаче информации. Что касается неправильных подсказок навигации об ограничении скорости, то она ни разу их не завысила относительно реального лимита».

«Я предпочел бы „Опель ай“. Электронный ассистент „баварца“ напоминает чересчур заботливую бабушку, тщательно оберегающую от всякого рода напастей своего любимого внука, а его земляк из Рюссельсхайма - молодого папашу, который предоставляет ребенку достаточно свободы и подстраховывает лишь в опасных ситуациях. Мне больше по душе, когда человек полагается на себя и не ждет постоянно помощи от других. Хотя и таким людям в трудную минуту дельный совет пригодится».

БМВ

Проекция на ветровое стекло. Почти не реагирует на ухудшение видимости. Высокий процент распознавания, видит светодиодные, временные и висящие над дорогой знаки.

Нечетко реагирует на знаки на широкой дороге. Подсказки навигации о разрешенной скорости не всегда верны, полезен был бы контроль зоны действия знаков при помощи навигационной системы.

«Опель»

Распознает дополнительные таблички и знаки «Автомагистраль». Выдает информацию только о реальных дорожных знаках, не путая водителя. Видит светодиодные, временные и висящие над дорогой знаки.

Знаки, отменяющие и разрешающие обгон, удерживаются на дисплее всего 15 с. Систему необходимо активировать после каждого пуска двигателя. Эффективность снижается ночью и при дожде. Не распознает криво стоящие знаки.

По статистике превышение скорости является одной из весьма распространенных причин ДТП, которые могут закончиться тяжелыми последствиями для водителя и пассажиров. Разработанная TSR или система распознавания дорожных знаков (Traffic Sign Recognition) создана с тем, чтобы водитель не забывал придерживаться разрешенной скорости согласно правилам дорожного движения. Устройство считывает и распознает дорожные знаки, регламентирующие скорость, напоминая при этом водителю о максимальной разрешенной скорости на определенном участке дороги, если его автомобиль едет быстрее, чем допустимо.

Устанавливаемая на авто система распознавания дорожных знаков конструктивно состоит из видеокамеры, блока управления и устройства подачи информации.
Видеокамера закреплена на ветровое стекло и находится за зеркалом заднего вида. Камера осуществляет функцию фиксации участка дороги впереди движущегося транспортного средства в местах нахождения дорожных знаков сверху и справа по направлению движения, и посылает данные в электронный блок управления. Видеокамера также применяется и другими системами активной безопасности, таких как система помощи движения по полосе и система выявления пешеходов.

Электронный блок управления предназначен для осуществления следующих функций:

Определение конфигурации дорожного знака круглой формы.
Определение красного цвета знака на белом фоне.
Определение допустимой величины скорости, обозначенной на знаке.
Определение табличек, определяющих время и зону действия знака, а также вид транспортного средства.
Определение реальной скорости авто.
Сопоставление реальной скорости автомобиля с максимально разрешенной указанной на знаке.
Предупреждение водителя звуковым или световым сигналом.
Контурное изображение знака, ограничивающего скорость движения, поступает на экран расположения приборов или на экран системы информации и продолжает быть опознанным до тех пор, пока ограничение не исчезнет или не будет заменено. Если на автомобиле установлен информационный дисплей, то картинка будет отражаться на лобовом стекле.

В некоторых конструкциях система распознавания дорожных знаков согласована с системой навигации, и пользуется данными о знаках, ограничивающих скорость, из карт навигации. Распознавание возможно даже в том случае, когда видеокамера не определит знак – все равно данные о нем поступят на панель приборов.

Однако, возможности системы распознавания дорожных знаков не ограничиваются только определением знаков, ограничивающих скорость, запрета обгона или дополнительных информационных таблиц. Помимо этого, устройство способно передавать водителю информацию о следующих знаках:
Запрещающих въезд.
Пересечения с главной дорогой.
Проезд без остановки запрещен.
Начало и конец населенного пункта.
Начало и конец скоростной магистрали.
Знак, информирующий о въезде в жилую зону.
Окончание зоны ограничения знака.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Дорожные условия как фактор, определяющий надежность работы водителя. Оценка влияния, качества, правильности установки и информативности дорожных знаков и иных сооружений на безопасность дорожного движения. Назначение и классификация дорожных знаков.

дипломная работа , добавлен 11.12.2009


Особенности и формы маршрутного ориентирования в городах. Установка знаков на пересечениях в одном уровне. Принципы размещения и проектирования дорожных знаков индивидуального проектирования. Компоновка и расчет знаков индивидуального проектирования.

курсовая работа , добавлен 08.12.2008


Общая характеристика дорожных знаков: предупреждающие, приоритетные, запрещающие, предписывающие, информационные, сервисные и знаки дополнительной информации. Анализ эффективности работы технических средств организации дорожного движения на перекрестке.

курсовая работа , добавлен 19.12.2011


Правила перехода на перекрестке, пешеходном переходе или другом участке дороги. Изучение дорожных знаков для водителей транспортных средств. Регулирование движения светофором на дорогах. Значение в городе наземных и подземных переходов для пешеходов.

презентация , добавлен 14.02.2014


Исследование дорожных условий и схемы организации дорожного движения в месте совершения ДТП. Механизм развития ДТП по версии участников ДТП. Определение скорости движения автомобиля перед торможением и минимально допустимой дистанции между автомобилями.

курсовая работа , добавлен 01.03.2010


Виды дорожной разметки. Расчёт геометрических параметров. Перечисление и обоснование применения разметки на проектируемой развязке. Перечисление и обоснование применения знаков на проектируемой развязке. Правила применения дорожных знаков, разметки.

курсовая работа , добавлен 21.06.2010


Метод выявления опасных участков дороги на основе анализа данных о дорожно-транспортных происшествиях (ДТП). Метод коэффициентов аварийности. Основные виды ДТП. Анализ основных характеристик дорожных условий и эксплуатационного состояния дороги.

курсовая работа , добавлен 08.10.2014