Qualitätsanforderungen an die digitale Video-Bildverarbeitung zur automatischen Verkehrszustandsüberwachung im Strassenverkehr

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: VSS2006/903

Schlüsselwörter (Deutsch)

Video-Detektion, Bildanalyse, digitale Bildverarbeitung, Qualitätskriterien, Abnahmekriterien, Prüfverfahren

Schlüsselwörter (Englisch)

CCTV, Video monitoring, digital video-image processing, quality characteristics, acceptance criteria; test procedures

Forschungsprogramme (Deutsch)

Die Forschungsarbeit wird in 5 Arbeitspakete (AP) gegliedert:

Arbeitspaket Aufwand Beginn

· AP1: Erarbeitung der Grundlagen 10 % Nach Vergabe

· AP2: Analyse bestehender Anlagen 20 % 2 Mt. Nach Vergabe

· AP3: Erarbeiten der Bewertungsschemata 40 % 4 Mt. Nach Vergabe

· AP4: Beurteilung der Systemkomponenten 20 % 10 Mt. Nach Vergabe

· AP5: Erarbeiten der Normungsgrundlagen. 10 % 12 Mt. Nach Vergabe

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Videoüberwachung hat eine wichtige Funktion für den schnellen, zielorientierten Einsatz der Rettungskräfte.

Die automatische, digitale Bildverarbeitung bietet die Möglichkeit die Fahrbahn auf verschiedenen Ereignistypen wie Stau, stehendes Fahrzeug, Gegenstand auf der Fahrbahn, Falschfahrer, Nischenbelegung, Standstreifenbelegung und Raucherkennung dauernd zu überwachen und im Ereignisfall Aktionen wie z.B. automatische Bildaufschaltungen auszulösen.

Mit dem vorliegenden Projekt werden die Abnahmekriterien für die einzelnen Ereignistypen unter Berücksichtigung der unterschiedlichen objektspezifischen Anforderungen, Verwendungszweck und Einsatzort sowie des Einflusses von Umweltbedingungen spezifiziert. Dazu werden standardisierte, praxisnahe, anlagen- und produkte-neutrale Prüfverfahren sowohl für die einzelnen Ereignistypen als auch für deren Zusammenspiel in einem Gesamtsystem erarbeitet.

Basierend auf den Forschungsarbeiten für die beiden Normen SN 671 971 „Automatische Kontrollanlagen mit digitaler Bildtechnik im Strassenverkehr“ und SN 671 972 „Automatische Verkehrszustandserfassung im Strassenverkehr mit digitaler Bildtechnik“ werden die Grundlagen für praxisbezogene Test- und Abnahmekriterien für die einzelnen Datentypen, deren unterschiedlichen Verwendungszweck und den jeweiligen Einsatzort ermittelt und ein praxisnahes Validierungskonzept mit entsprechenden Prüfproceduren für die verschiedenen Funktionen/ Szenarien in einem Normentwurf zusammenfasst.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Video monitoring is an important function for the quick and efficient efforts of the rescue services.

With the automatic digital video-image processing it is possible to observe the roads permanently considering various events like traffic jams, standing vehicle, object on the road, ghost-driver, occupied niche, occupied side lane and smoke recognition in order to be able to react on events and release the necessary actions like e.g. automatic video monitor display.

With this project the acceptance criterias for the different events are considered together with consideration of the influence of environmental factors as well as with the various specific requirements, application and location. Therefore a standardized, effective and neutral test methodology for the various events in relation to an entire system has to be worked out.

Based on the research for both standards SN 671971 „automatic road traffic control systems with digital video-image processing“ and SN 671972 „automatic road traffic monitoring with digital video-image processing“ the fundamentals for tests and acceptance criterias for he different kind of data will be elaborated. As those test criterias are differently used the specific locations must be defined, effective practicable validation concepts with corresponding examination procedures must be settled and the different functions / szenarios combined in a draft standard

Projektbeschreibung (Deutsch)

Die Videoüberwachung vor allem in Strassentunnels hat eine wichtige Funktion für den schnellen, zielorientierten Einsatz der Rettungskräfte für die Sicherheit der nicht unmittelbar am Unfall beteiligten Verkehrsteilnehmer.

Abhängig von der Funktion der einzelnen Ereignistypen werden praxisnahe Abnahmekriterien definiert, die in allen Einsatz- und Anwendungsbereichen eine Optimierung zwischen Auswertungs–Schnelligkeit, –Sicherheit und –Zuverlässigkeit unter Einbezug der möglichen Umweltfaktoren beinhalten.

Bezogen auf digitale Bildanalyse-Systeme umfassen die einzelnen Arbeitpakete (AP) im wesentlichen folgende Arbeitsschritte:

AP1: Erarbeitung der Grundlagen

· Analyse nationaler und internationaler Normen

· Analyse nationaler und internationaler Forschungsarbeiten

· Direktkontakt mit Anbietern und Betreibern

· Definition der Ereignistypen

· Definition der Anwendungsbereiche

· Definition der Verwendungszwecke

· Definition der Qualitätsklassen

· Klassierung der Umweltbedingungen

· Entwickeln eines Systemkatalogs

AP2: Analyse bestehender Anlagen

· Vergleich angebotener Systeme

· Sammeln und katalogisieren von Praxis-Resultaten

· Systematische Auswertung von Praxis-Resultaten

· Ermitteln von Stärken und Schwächen der einzelnen Auswerte-Algorythmen

AP3: Erarbeiten der Bewertungsschemata

· Definition der Ziele

· Spezifikation der Kriterien

· Optimierung in einem mehrdimensionalen morphologischen Kasten

AP4: Beurteilung der Systemkomponenten

· Verknüpfung der Ziele und Kriterien

· Klassierung der Komponenten des morphologischen Kastens

· Verifikation an Hand der analysierten Praxis-Resultate

AP5: Erarbeiten der Normungsgrundlagen

· Bereinigung des Schlussberichtes

· Erarbeiten der für die Benutzer relevanten, anwendungsspezifischen Qualtitäts-Anforderungen, Test- und Abnahmekriterien sowie Leistungsparameter für die Ereignis-Detektion

· Entwickeln der erforderlichen, praxisorientierten Prozeduren

· Festlegen der zu normierenden Elemente

· Aufbereitung der Ergebnisse als Basis für einen Normentwurf

Alle Arbeitspakete werden von der Literaturrecherche und Dokumentation begleitet.

Methoden (Deutsch)

Die Norm „Qualitätsanforderungen an die digitale Video-Bildverarbeitung zur automatischen Verkehrszustandsüberwachung im Strassenverkehr“ bildet mit der bereits bestehenden Norm SN 671 972 „Automatische Verkehrszustandserfassung im Strassenverkehr mit digitaler Bildtechnik“ eine Einheit. In der bestehenden Norm wurden die Grundlagen definiert, welche für die Qualitätsanforderungen weiter zu verwenden sind. Durch Literaturrecherche und direkten Kontakt werden Forschungsergebnisse von Anbietern und Anforderungen von Betreibern eingebunden.

Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeit liegt in der praxisorientierten Analyse bestehender Videoanlagen mit Ereignisdetektion. Diese soll Aufschluss darüber geben, welche Einflüsse bei den einzelnen Ereignistypen zu Falschalarmen führen.

Daraus werden Bewertungsschema für die einzelnen Ereignistypen abgeleitet und Kriterien/Limiten für die verschiedenen Qualitätsklassen definiert.

Anhand der vorhandenen Resultate der analysierten, bestehenden Anlagen werden Bewertungsschemata und Limiten verifiziert

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

keine

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

Für die beiden Normen SN 671 971 „Automatische Kontrollanlagen mit digitaler Bildtechnik im Strassenverkehr“ und SN 671 972 „Automatische Verkehrszustandserfassung im Strassenverkehr mit digitaler Bildtechnik“ bestehen in der Schweiz neben dem Entwurf der ASTRA-Richtlinie „Verkehrsfernsehen“ wurden vorgängig in entsprechenden Forschungsarbeiten Normentwürfe erarbeitet

Projektziele (Deutsch)

Ziel der Forschungsarbeit ist es, einheitliche, produktneutrale Qualitätsanforderungen sowie Test- und Abnahmekriterien für die Verkehrsüberwachung mittels digitaler Bildverarbeitung zu erarbeiten.

Für die verschiedenen Ereignistypen wie Stau, stehendes Fahrzeug, Gegenstand auf der Fahrbahn, Falschfahrer, Nischenbelegung, Standstreifenbelegung und Raucherkennung sind in Abhängigkeit vom Verwendungszweck lieferanten-neutrale Qualitätsklassen mit den zugehörigen Anforderungen zu spezifizieren.

Die Abnahmekriterien für die einzelnen Ereignistypen müssen neben den unterschiedlichen objektspezifischen Anforderungen, Verwendungszweck und Einsatzort auch den Einflusses von Umweltbedingungen berücksichtigen. Dazu sind standardisierte, praxisnahe, anlagen- und produkte-neutrale Prüfverfahren sowohl für die einzelnen Ereignistypen als auch für deren Zusammenspiel in einem Gesamtsystem zu erarbeiten.

Die Ergebnisse sind derart aufzubereiten, dass sie in einem entsprechenden Normentwurf weiter verwendet werden können.

Projektziele (Englisch)

The goal of the research project is to prepare systematic and product neutralized quality standards as well as test procedures and acceptance criterias for traffic monitoring with digital video-image processing.

Concerning the various event types like traffic jams, standing vehicle, object on the road, ghost-driver, occupied niche, occupied side lane and smoke recognition are to be specified by neutral quality criterias in relation to their application with the corresponding requirements.

The acceptance criterias for the different events have to be considered together with the influence of environmental factors as well as with the various object specific requirements, application and location. Therefore, it is necessary to prepare a standardized, efficient and manufacturer independant test methodology for the specific events in relation to an entire system.

The results have to be elaborated in a manner they can be used furthermore in a corresponding draft of a standard.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Ergebnisse der Forschungsarbeit werden als Normentwurf zusammengefasst.

Sie dienen der öffentlichen Hand (Tiefbauämter der Kantone bzw. ASTRA) als Grundlage bei der Spezifikation der Bedingungen für die Abnahme der eingesetzten Produkte.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

.

Berichtsnummer (Deutsch)

1256

Literatur (Deutsch)

Forschungsprojekt VSS 1999/301 „Video-Enforcement“

Forschungsprojekt VSS 1999/265 „Video-Monitoring