Видеомониторинг и обработка изображений в теории автотранспортных потоков, страница 2

Петлевые детекторы могут выполнять следующие функции:

• проходного детектора, выдающего сигнал в момент прохождения автомобиля над петлей,

• детектора присутствия, выдающего сигнал в течение всего времени нахождения авто­мобиля над петлей;

• детектора направления, выдающего сигнал при движении АТС над петлей в опреде­ленном направлении;

• детектора скорости движения АТС;

• детектора длины автомобиля.

Для выполнения последних двух функ­ций детектор должен содержать две петли, уложенные на заданном расстоянии друг от друга.

Индуктивно-емкостный контур петлевого детектора записывается мультивибратором. При проходе автомобиля над рамкой индук­тивность ее резко меняется, на выходе детек­тора появляется отрицательный прямоуголь­ный импульс, который перебрасывает триггер, отключая блок управления. Положительный выходной импульс возвращает триггер в ис­ходное состояние, и блок управления отключа­ется. Двойной переброс триггера является сигналом прохождения автомобиля [1]

2. Описание пакета видеомониторинга и обработки изображений

2.1. Метод базового пиксела

Принцип работы метода основан на ана­лизе информации видеопотока. Видеопоток -это последовательность кадров (фотогра­фий), выводимых на экран с определенной скоростью.

Характеристики кадра видеопотока:

- кадр состоит из совокупности пикселов (то­чек); количество пикселов, из которых со­стоит кадр видеофрагмента, определяется произведением ширины кадра на его высоту;

- каждый пиксел имеет свой цвет;

- цвет пиксела определяется составляющи­ми цветов RGB (Red, Green, Blue).

Выделим точку (пиксел) на отдельном кадре видеопотока (рис. 2). Выделенная точка представляет собой 1 пиксел. Цвет пиксела состоит из трех компонентов цветов, т.н. цве­товые координаты (ЦК): красный, зеленый и синий. В результате цветовых измерений ЦК полностью определяют цвет при некоторых строго стандартизованных условиях его рас­смотрения. Регулируя яркость каждого из ком­понентов, можно составить любой из цветов. Цвет пиксела является данным и ему соответ­ствует определенный тип, который содержит информацию о цвете. Этот тип содержит информацию как о самом цвете, так и о том, ка­ким образом его заменить, если, например, цветовая палитра системы не поддерживает этот цвет (если установлена поддержка всего 256 цветов, а цвет, заданный в переменной, выходит из диапазона за пределы 256 цветов). Данный тип состоит из четырех байтов. Пер­вый байт - указатель на замену цвета Этот байт может принимать три различных значе­ния - ноль ($00), единицу ($01) или двойку ($02) Это означает следующее:

■ноль ($00) - цвет, который не может быть воспроизведен точно, заменяется ближай­шим цветом из системной палитры;

■единица ($01) - цвет, который не может быть воспроизведен точно, заменяется ближайшим цветом из палитры, которая ус­тановлена в системе;

■двойка ($02) - цвет, который не может быть воспроизведен точно, заменяется ближай­шим цветом из палитры, которую поддер­живает текущее устройство вывода (с ви­деокамеры на монитор).

Второй байт - яркость красного цвета от 0 до 255 (от 00 до FF). Третий байт - яркость зеленого цвета от 0 до 255 (от 00 до FF). Чет­вертый байт - яркость синего цвета, также от 0 до 255 (от 00 до FF).

Итак, цвет пиксела определяется из со­ставляющих трех его цветов R,G,B (красный, зеленый, голубой) по формуле:

CP = (P,₆\G,₆\B,₆),₀, где 16, 10 - системы счисления, « | » - объединение значений

Например, для 72,₀ | 72,₀ | 72₁₀ CP = (R,₆\ G_1S\ B_IS) ,o = (484848,₆) ,„ = 4737096 „.

Рассмотрев видеопоток как последова­тельность кадров, найдем для каждого кадра видеофрагмента значение цвета заданного пиксела СР. Обозначим массив цветов пиксе­лов для кадров видеопотока как CP[i], где / -номер кадра видеопотока.

2.2. Идентификация движения

Рассмотрим метод фиксации АТС, осно­ванный на сравнении двух кадров видеопото­ка, следующих друг за другом Обозначим цвет пиксела на 1-ом кадре видеофрагмента как CP[i], а на 2-ом кадре видеофрагмента -как CP[i+1].

Данный метод фиксации основан на принципе сравнения цветов двух кадров, сле­дующих друг за другом. Как было описано ранее, при движении АТС через пиксел фик­сации его значение цвета изменяется. Анали­зируя график изменения цвета пиксела фик­сации, можно идентифицировать движение АТС. На приведенном ниже графике (рис. 3) представлена характеристика значений цве­тов CP на N последовательных кадров.

Как видно из графика (рис 3), при про­езде АТС через пиксел фиксации цвет пиксе­ла резко изменяется. Данный цветовой ска­чок отмечен на приведенном выше графике (аналогично, если АТС «покидает» область фиксации) Исходя из характера изменения цвета пиксела, можно сделать вывод, что АТС проехало через область фиксации.

2.3. Оценка скорости АТС

Оценивая характеристику изменения CP[i] на N последовательных кадрах, можно зафиксировать, сколько кадров X видеопотока заняло АТС на заданном пикселе фиксации.

     Пусть L - длина базы АТС Количество кадров видеолотока, проходящих за 1 секунду, явля­ется постоянной величиной - К кадров/с.

По фиксированной характеристике К и переменной X установим оценку скорости АТС (V). Имеем:

L       LK

Рассмотрим таблицу соответствия коли­чества кадров, в которых зафиксировано АТС, и вычисленной скорости для одной из полос движения (подъезд к аэропорту «Домодедо­во», 1 апр. 2003 г, 15-00), оцененная средняя длина проекции АТС /.=10. Среднеарифмети­ческая скорость потока равна 78 км/ч.

Скорость потока измеряется как средне­арифметическая величина всех скоростей на полосе движения АТП. Предполагая, что средняя проекция длины автомобиля состав­ляет 10 м, суммируем скорость каждого АТС по конкретной полосе движения и разделим на количество идентифицированных АТС. Полученную величину будем считать средне­арифметической скоростью потока АТС за­данного направления.

27 5010001 с	2 кад	90 км/ч
31,3010001 с	3 кад	60 км/ч
32,7010001 с	3 кад.	60 км/ч
35,5010001 с	4 кад.	45 км/ч
53,5000001 с	4 кад.	45 км/ч
55,3010001 с	4 кад.	45 км/ч

2.4. Оценка типа АТС

Как сказано выше, исходя из оценки ха­рактеристики изменения цвета пиксела фик­сации, можно зафиксировать количество кад­ров видеопотока, занявшего АТС на заданной точке (X кадров).