WO2011000677A1 - Method and system for determining a vehicle class - Google Patents

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WO2011000677A1
WO2011000677A1 PCT/EP2010/058143 EP2010058143W WO2011000677A1 WO 2011000677 A1 WO2011000677 A1 WO 2011000677A1 EP 2010058143 W EP2010058143 W EP 2010058143W WO 2011000677 A1 WO2011000677 A1 WO 2011000677A1
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vehicle
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video
determining
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PCT/EP2010/058143
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Thomas Sachse
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
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    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
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    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/04—Detecting movement of traffic to be counted or controlled using optical or ultrasonic detectors

Definitions

  • the invention relates to a method for determining a vehicle class of a vehicle moving on a roadway according to the preamble of patent claim 1 and to an associated system for determining a vehicle class according to the preamble of patent claim 9.
  • Traffic detectors For the traffic data collection of road traffic traffic detectors are arranged at the roadside measuring points that record from the measuring point passing vehicles measured values of different parameters.
  • Traffic detectors such as inductive loops, radar detectors, infrared sensors, magnetic field sensors or video detectors, are just as diverse as the traffic engineering measures to be determined, such as the speed, the length, the time interval and the class of vehicles.
  • the measured quantities and derived traffic-technical variables provide information about the vehicle classes and their class-specific speeds or aggregated and interpreted about the current traffic situation. It is important to be able to differentiate which vehicle classes have which share in the traffic.
  • inductive loops laid in the road surface in the area of which an alternating magnetic field arises, which is impaired when driving through vehicles and on which a statement about the type of vehicle and the speed can be made, are more suitable for the classification of vehicles than overhead sensing - which often work on the infrared or radar principle.
  • overhead sensors are easier to install and maintain, and are not affected by over-traffic.
  • More specific vehicle classification methods are based on the detection of the height or height profile of the vehicle.
  • a method for determining the height of a vehicle by means of a vehicle-recording video camera is known.
  • the roof leading edge of the vehicle is tracked in a number of video images and determines the vertical position of the roof leading edge on the video screen and the observation time for each video image.
  • a parameter of a movement model for the vertical movement of the roof leading edge is determined on the video screen.
  • the vehicle height is calculated from the determined parameters of the movement model, the vehicle speed, the height of the camera above the roadway, the angle of inclination of the camera relative to the roadway and the camera focal length.
  • About the specific height of a vehicle can be a safer classification between trucks and passenger cars perform.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a system for determining a vehicle class, which deliver measured values quickly and accurately that permit a reliable assignment to one of a plurality of vehicle classes.
  • the related to the method part of the problem is solved by a generic method for determining a vehicle class with the feature specified in the characterizing part of claim 1.
  • a generic method for determining a vehicle class with the feature specified in the characterizing part of claim 1.
  • the method is implemented with the system according to the invention, then the costly use of laser detectors or laser scanners can be dispensed with.
  • the three-dimensional height profile of the vehicle is obtained as a digital image data record from a video recording. If the three-dimensional height profile is present as a digital image data record, then the classification can be done computer-aided by image evaluation algorithms. As a result, the vehicle classification is handled quickly and with low errors.
  • the height profile of a vehicle is distributed over several video images on the basis of the frame rate of the video recording, then according to a preferred embodiment of the method according to the invention it is completed by superimposing these video images on the basis of distinctive vehicle locations.
  • the vehicle leading or trailing edge as well as other characteristic points or edges of the vehicle, such as the vehicle body, can serve as distinctive vehicle locations. If distinctive vehicle locations of a vehicle are depicted on different video images, these can be superimposed on the basis of these vehicle locations to form a complete vehicle image. Thus, a complete three-dimensional height profile of a vehicle is always available for the classification of the vehicle.
  • the height profile is compared with predefined, the vehicle classes associated reference profiles.
  • a standard profile can be stored as a reference profile in a memory unit of the detector.
  • a recorded three-dimensional height profile of a vehicle can then be unambiguously and quickly assigned to a stored reference profile and thus to a vehicle class.
  • a maximum height of the vehicle is determined from the height profile.
  • the height of the vehicle can be used as a plausibility criterion when assigning the vehicle to a vehicle Vehicle class can be used, since the vehicles of different vehicle classes can typically differ in their height. It is also conceivable to use the vehicle height for enforcement purposes of the Highway Code or else for control or warning purposes before tunnels or underpasses, for which a maximum vehicle height is released.
  • a speed of the vehicle is determined from the set image frequency of the video recording and the recognition of prominent vehicle locations with known longitudinal spacing. If, in the simplest case, the length of a vehicle or of a vehicle part is known with sufficient accuracy, the speed of the vehicle can be deduced from the frame rate of the video recording and thus from the longitudinal feed of a prominent point between two video images. Alternatively, if the speed of the vehicle is known from a separate determination, for example by an inductive loop or a radar detector, a length of the vehicle can be determined from the set frame rate of the video recording and the speed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention. The vehicle length can also be used for a plausibility check of a vehicle classification made.
  • two vehicles which follow one another for a short time are interpreted as a towing vehicle and a trailer towed by the latter.
  • the directed to the system subtask is solved by a generic system for determining a vehicle class with the features specified in the characterizing part of claim 9.
  • a video camera for recording video images of passing on the roadway Vehicle is formed, and by the evaluation unit is designed to obtain a three-dimensional height profile of the vehicle from the video recording, an excellent in terms of speed and accuracy system for carrying out the method according to the invention is provided.
  • the video camera is preferably designed as a photonic mixer detector (PMD for short) comprising a sensor with image pixels, wherein the distance between the sensor and the image object, that is to say the vehicle to be classified, can be detected pixel by pixel.
  • PMD photonic mixer detector
  • the three-dimensional height profile is thus generated by a pixel-by-pixel transit time measurement of the modulated light emitted by a transmitter, which illuminates the object and strikes the PMD sensor after reflection.
  • the detector has a transmission unit, by means of which it is coupled to a data center via a data network.
  • the detectors arranged on the roadway can thereby transmit the classification and speed data via an IP network to a data center, which can be arranged, for example, in a traffic computer or traffic management center.
  • a data center which can be arranged, for example, in a traffic computer or traffic management center.
  • new reference profiles for the vehicle classes can be sent to the roadside detectors from the data center in order to be stored there in the memory unit.
  • a system for determining a vehicle class k x of a vehicle F moving on a carriageway B comprises a traffic detector 10 arranged on the roadway, which vehicle at a measuring point M above or beside the roadway B is suspended.
  • the detector 10 has a per se known PMD camera 11 (PMD stands for Photonic Mixer Device), which is inventively designed to receive a three-dimensional height profile H F of the vehicle F on the roadway B.
  • PMD Photonic Mixer Device
  • the PMD camera 11 has a sensor chip which determines the distance to an image object pixel by pixel and thus generates a three-dimensional image of the object.
  • a modulated light pulse is generated by a transmitter, which is reflected by the three-dimensional object and then received by the sensor.
  • Each pixel of the sensor is able to individually measure the distance by determining the duration of the light pulse.
  • the evaluation of the captured images takes place in an evaluation unit 12 of the detector 10 which also takes over the necessary post-processing of the image data - for example an aggregation.
  • a transmission unit 14 of the detector 10 then transmits the data via a network N, eg an IP network, to a higher-level data center 20.
  • the parameters N can also be changed via the network N or new reference profiles R (I -1 ) into a memory unit 13 of the detector 10 are loaded.
  • the PMD camera 11 is capable of making a video image of the lane B as well as the vehicles F thereon at distances defined by the set frame rate. In order to ensure that each vehicle F is also detected, the image frequency must be high enough so that fast vehicles F can also be detected.
  • the classification can take place immediately. However, if the vehicle F is only partially captured in the image, measurements of the height must be carried out at intervals to record a complete height profile H F of long vehicles F, which are then superimposed. Since the speed of the vehicle is not known v F, the superposition of the images must be based on striking vehicle bodies fi, ... f 5, by Edges are formed at the ends or on the body of the vehicle F done.
  • the evaluation of the three-dimensional height profiles H F to the Zu-order of the vehicle in one of several vehicle classes k x is carried out according to different principles.
  • the currently detected, three-dimensional height profile H F of a vehicle F is compared with stored in the memory unit 13 reference profiles R (I -1 ) of the individual vehicle classes k x .
  • R (I -1 ) Reference profiles
  • the degree of correspondence can be determined.
  • Each vehicle F has class characteristics, which can be additionally determined. For example, the maximum height h or the length 1 is a plausibility criterion which restricts the assignment options for vehicle classes k x .
  • Two objects passing the detector 10 at the same speed v a short distance apart can be identified as a towing vehicle F z and a trailer F A drawn by it.
  • the speed v of the vehicle F can be determined from the difference of the flanks of the individual images, ie the image frequency and the longitudinal distance.
  • the speed v of the vehicle F can be determined from the difference of the flanks of the individual images, ie the image frequency and the longitudinal distance.
  • significantly more precise height profiles H F result , which describe the contours of the vehicle F and not the distribution of the inductive mass (axes).

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Abstract

The invention relates to a method and a system for determining a class (ki) of a vehicle (F) moving on a roadway (B). A detector (10) arranged on the side of the roadway for acquiring measuring values of a vehicle (F) passing by comprises a video camera (11) for acquiring video images of the vehicle (F) passing by on the roadway (B). An evaluation unit (12) for determining the association of the vehicle (F) to one of a plurality of vehicle classes (ki) on the basis of the acquired measuring values is provided in order to obtain a three-dimensional height profile (HF) of the vehicle (F) from the video image. The video camera (11) is preferably designed as photonic mixer detector.

Description

Beschreibung description
Verfahren und System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse eines sich auf einer Fahrbahn bewegenden Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf ein zugehöriges System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 9. The invention relates to a method for determining a vehicle class of a vehicle moving on a roadway according to the preamble of patent claim 1 and to an associated system for determining a vehicle class according to the preamble of patent claim 9.
Zur Verkehrsdatenerfassung des Straßenverkehrs werden an fahrbahnseitigen Messstellen Verkehrsdetektoren angeordnet, die von die Messstelle passierenden Fahrzeugen Messwerte unterschiedlicher Messgrößen aufnehmen. Verkehrsdetektoren, wie zum Beispiel Induktivschleifen, Radardetektoren, Infrarotsensoren, Magnetfeldsensoren oder Videodetektoren, sind ebenso vielfältig wie die zu ermittelnden verkehrstechnischen Messgrößen, etwa die Geschwindigkeit, die Länge, der zeitliche Abstand sowie die Klasse von Fahrzeugen. Die Messgrößen und daraus abgeleitete verkehrstechnische Größen geben Aufschluss über die Fahrzeugklassen sowie deren klassenspezifische Geschwindigkeiten oder aggregiert und interpretiert über die augenblickliche Verkehrssituation. Hierbei ist es wichtig, unterscheiden zu können, welche Fahrzeugklassen welchen An- teil am Verkehrsgeschehen haben. For the traffic data collection of road traffic traffic detectors are arranged at the roadside measuring points that record from the measuring point passing vehicles measured values of different parameters. Traffic detectors, such as inductive loops, radar detectors, infrared sensors, magnetic field sensors or video detectors, are just as diverse as the traffic engineering measures to be determined, such as the speed, the length, the time interval and the class of vehicles. The measured quantities and derived traffic-technical variables provide information about the vehicle classes and their class-specific speeds or aggregated and interpreted about the current traffic situation. It is important to be able to differentiate which vehicle classes have which share in the traffic.
Nach den „Technischen Lieferbedingungen für Streckenstationen (TLS)", herausgegeben 2002 von der Bundesanstalt für Straßenwesen, einem Standard für den Aufbau von Verkehrsbeeinflus- sungsanlagen an Bundesfernstraßen, werden die mittleren Geschwindigkeiten separat für die einzelnen Fahrzeugklassen gebildet. Fahrzeugklassen sind beispielsweise Krafträder, Personenkraftwagen, Personenkraftwagen mit Anhänger, Lieferwagen, Lastkraftwagen, Lastkraftwagen mit Anhänger, Sattelzüge, Busse und sonstige nicht klassifizierbare Kraftfahrzeuge. In Deutschland werden diese 8 plus 1 Fahrzeugklassen für statistische Zwecke erfasst, während für Steuerungszwecke nur zwei Fahrzeugklassen genutzt werden. Zur Beurteilung der Verkehrs- Situation sind in den meisten Fällen ebenfalls zwei Fahrzeugklassen ausreichend, während in internationalen Ausschreibungen häufig drei bis vier Fahrzeugklassen gefordert werden. Während Zählwerte und Geschwindigkeiten von Fahrzeugen anhand der bekannten Verkehrsdetektoren problemlos erfasst werden können, ist die Zuordnung eines erfassten Fahrzeugs zu einer Fahrzeugklasse mitunter schwierig und mit Ungenauigkeiten behaftet. Dies liegt daran, dass Fahrzeugklassen bislang immer indirekt über die Länge des Fahrzeugs oder über die Verteilung und Anzahl der Achsen ermittelt wird. Erschwerend kommt hinzu, dass zwischen Fahrzeugen mit Anhänger und langen Fahrzeugen unterschieden werden muss. Im Allgemeinen sind in der Fahrbahndecke verlegte Induktivschleifen, in deren Bereich ein magnetisches Wechselfeld entsteht, welches beim Durchfahren von Fahrzeugen beeinträchtigt wird und aufgrund dessen eine Aussage über den Fahrzeugtyp und die Geschwindigkeit getroffen werden kann, für die Klas- sifizierung von Fahrzeugen besser geeignet als Überkopfsenso- ren, die häufig nach dem Infrarot- oder dem Radarprinzip arbeiten. Allerdings sind ÜberkopfSensoren leichter zu installieren und zu warten und werden vom überrollenden Verkehr nicht in Mitleidenschaft gezogen. According to the "Technical Delivery Conditions for Line Stations (TLS)", published in 2002 by the Federal Highway Research Institute, a standard for the construction of traffic infra- structure systems on federal trunk roads, the average speeds are formed separately for the individual classes of vehicle. Passenger cars with trailers, vans, lorries, trucks with trailers, articulated lorries, buses and other non-classifiable motor vehicles In Germany, these 8 plus 1 vehicle categories are recorded for statistical purposes, whereas for control purposes only two vehicle categories are used. In most cases, two classes of vehicle are also sufficient, while international tenders often require three to four vehicle classes. While vehicle counts and velocities can be easily detected by known traffic detectors, the assignment of a detected vehicle to a vehicle class can be difficult and inaccurate. This is because so far vehicle classes are always determined indirectly over the length of the vehicle or over the distribution and number of axles. To make matters worse, a distinction must be made between vehicles with trailers and long vehicles. In general, inductive loops laid in the road surface, in the area of which an alternating magnetic field arises, which is impaired when driving through vehicles and on which a statement about the type of vehicle and the speed can be made, are more suitable for the classification of vehicles than overhead sensing - which often work on the infrared or radar principle. However, overhead sensors are easier to install and maintain, and are not affected by over-traffic.
Genauere Verfahren zur Fahrzeugklassifizierung beruhen auf der Erfassung der Höhe oder des Höhenprofils des Fahrzeugs. Hierzu ist aus der Offenlegungsschrift DE 195 17 029 Al ein Verfahren zur Bestimmung der Höhe eines Fahrzeugs mit Hilfe einer das Fahrzeug aufnehmenden Videokamera bekannt. Dabei wird die Dachvorderkante des Fahrzeugs in einer Anzahl von Videobildern verfolgt und für jedes Videobild die vertikale Position der Dachvorderkante auf dem Videoschirm und der Beobachtungszeitpunkt bestimmt. Ausgehend von diesen gemessenen Werten wird ein Parameter eines Bewegungsmodells für die vertikale Bewegung der Dachvorderkante auf dem Videoschirm bestimmt. Sodann wird die Fahrzeughöhe aus den ermittelten Parametern des Bewegungsmodells, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Höhe der Kamera über der Fahrbahn, dem Neigungswinkel der Kamera gegenüber der Fahrbahn und der Kamerabrennweite bestimmt. Über die bestimmte Höhe eines Fahrzeugs lässt sich eine sicherere Klassifikation zwischen Lastkraftwagen und Personenkraftwagen durchführen. More specific vehicle classification methods are based on the detection of the height or height profile of the vehicle. For this purpose, from the published patent application DE 195 17 029 Al a method for determining the height of a vehicle by means of a vehicle-recording video camera is known. In this case, the roof leading edge of the vehicle is tracked in a number of video images and determines the vertical position of the roof leading edge on the video screen and the observation time for each video image. Based on these measured values, a parameter of a movement model for the vertical movement of the roof leading edge is determined on the video screen. Then the vehicle height is calculated from the determined parameters of the movement model, the vehicle speed, the height of the camera above the roadway, the angle of inclination of the camera relative to the roadway and the camera focal length. About the specific height of a vehicle can be a safer classification between trucks and passenger cars perform.
Desweiteren ist es bekannt, Höhenmessungen mittels Laserdetektoren durchzuführen. Diese sind aus Kostengründen nicht für den Masseneinsatz verfügbar. Außerdem erfolgt die Abtas- tung der Fahrzeughöhe in nur einer Ebene, so dass Krafträder oder Fahrzeuge, die versetzt zueinander verfahren, nicht oder nur teilweise erfasst werden. Furthermore, it is known to perform height measurements by means of laser detectors. These are not available for mass use for reasons of cost. In addition, the vehicle height is scanned in only one plane so that motorcycles or vehicles that are offset from one another are not or only partially detected.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse bereitzustellen, welche schnell und genau Messwerte liefern, die eine sichere Zuordnung zu einer von mehreren Fahrzeugklassen zulassen . Der auf das Verfahren bezogene Teil der Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse mit dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmal. Indem die Messwerte ein dreidimensionales Höhenprofil des Fahrzeugs über der Fahrbahn repräsentieren, wird ein dreidimensionales Bild des zu klassifizierenden Fahrzeugs erzeugt. Anhand eines dreidimensionalen Bildes der Fahrbahn sowie der darauf fahrenden Fahrzeuge, kann eine schnelle und sichere Zuordnung eines jeden Fahrzeugs zu einer Fahrzeugklasse sichergestellt werden. Verde- ckungen oder Mehrdeutigkeiten werden auf ein Minimum reduziert. Im Gegensatz zu Induktivschleifen ergeben sich wesentlich genauere Höhenprofile, welche die Umrisse der Fahrzeuge und nicht die Verteilung der induktiven Masse beschreiben. Wird das Verfahren mit dem erfindungsgemäßen System umge- setzt, so kann auch auf den kostspieligen Einsatz von Laserdetektoren oder Laserscannern verzichtet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das dreidimensionale Höhenprofil des Fahrzeugs als digitaler Bilddatensatz aus einer Videoaufnahme gewonnen. Liegt das dreidimensionale Höhenprofil als digitaler Bilddatensatz vor, so kann die Klassifikation rechnergestützt durch Bildauswertungsalgorithmen erfolgen. Hierdurch wird die Fahrzeugklassifikation schnell und mit geringen Fehlern abgewickelt . Ist das Höhenprofil eines Fahrzeugs aufgrund der Bildfrequenz der Videoaufnahme auf mehrere Videobilder verteilt, so wird es nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Überlagerung dieser Videobilder anhand markanter Fahrzeugstellen vervollständigt. Als markante Fahr- zeugstellen können die Fahrzeugvorder- bzw. -hinterkante sowie andere charakteristische Stellen oder Kanten des Fahrzeugs, etwa des Fahrzeugaufbaus, dienen. Sind markante Fahrzeugstellen eines Fahrzeugs auf unterschiedlichen Videobildern abgebildet, so können diese anhand dieser Fahrzeugstel- len zu einem vollständigen Fahrzeugbild überlagert werden. Damit steht für die Klassifizierung des Fahrzeugs stets ein vollständiges dreidimensionales Höhenprofil eines Fahrzeugs zur Verfügung. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßenThe invention is therefore based on the object of providing a method and a system for determining a vehicle class, which deliver measured values quickly and accurately that permit a reliable assignment to one of a plurality of vehicle classes. The related to the method part of the problem is solved by a generic method for determining a vehicle class with the feature specified in the characterizing part of claim 1. By representing a three-dimensional height profile of the vehicle above the roadway, a three-dimensional image of the vehicle to be classified is generated. Based on a three-dimensional image of the road and the vehicles driving thereon, a fast and secure assignment of each vehicle to a vehicle class can be ensured. Cover or ambiguity is reduced to a minimum. In contrast to inductive loops, much more precise height profiles result, which describe the contours of the vehicles and not the distribution of the inductive mass. If the method is implemented with the system according to the invention, then the costly use of laser detectors or laser scanners can be dispensed with. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the three-dimensional height profile of the vehicle is obtained as a digital image data record from a video recording. If the three-dimensional height profile is present as a digital image data record, then the classification can be done computer-aided by image evaluation algorithms. As a result, the vehicle classification is handled quickly and with low errors. If the height profile of a vehicle is distributed over several video images on the basis of the frame rate of the video recording, then according to a preferred embodiment of the method according to the invention it is completed by superimposing these video images on the basis of distinctive vehicle locations. The vehicle leading or trailing edge as well as other characteristic points or edges of the vehicle, such as the vehicle body, can serve as distinctive vehicle locations. If distinctive vehicle locations of a vehicle are depicted on different video images, these can be superimposed on the basis of these vehicle locations to form a complete vehicle image. Thus, a complete three-dimensional height profile of a vehicle is always available for the classification of the vehicle. In a preferred embodiment of the invention
Verfahrens wird das Höhenprofil mit vordefinierten, den Fahrzeugklassen zugeordneten Referenzprofilen verglichen. Für jede Fahrzeugklasse kann als Referenzprofil ein Standardprofil in einer Speichereinheit des Detektors abgelegt werden. In- nerhalb tolerierbarer Abweichungen kann dann ein aufgenommenes dreidimensionales Höhenprofil eines Fahrzeugs eindeutig und zügig einem gespeicherten Referenzprofil und damit einer Fahrzeugklasse zugeordnet werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aus dem Höhenprofil eine größte Höhe des Fahrzeugs bestimmt. Die Höhe des Fahrzeugs kann als Plausibi- litätskriterium bei der Zuordnung des Fahrzeugs zu einer Fahrzeugklasse verwendet werden, da sich die Fahrzeuge verschiedener Fahrzeugklassen typischerweise in ihrer Höhe unterscheiden können. Denkbar ist auch die Verwendung der Fahrzeughöhe zu Durchsetzungszwecken der Straßenverkehrsordnung oder aber auch zu Steuerungs- oder Warnzwecken vor Tunneln oder Unterführungen, für die eine maximale Fahrzeughöhe freigegeben ist. Method, the height profile is compared with predefined, the vehicle classes associated reference profiles. For each vehicle class, a standard profile can be stored as a reference profile in a memory unit of the detector. Within tolerable deviations, a recorded three-dimensional height profile of a vehicle can then be unambiguously and quickly assigned to a stored reference profile and thus to a vehicle class. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, a maximum height of the vehicle is determined from the height profile. The height of the vehicle can be used as a plausibility criterion when assigning the vehicle to a vehicle Vehicle class can be used, since the vehicles of different vehicle classes can typically differ in their height. It is also conceivable to use the vehicle height for enforcement purposes of the Highway Code or else for control or warning purposes before tunnels or underpasses, for which a maximum vehicle height is released.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens wird aus der eingestellten Bildfrequenz der Videoaufnahme und der Erkennung markanter Fahrzeugstellen mit bekanntem Längsabstand eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs bestimmt. Ist im einfachsten Fall die Länge eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeugteils hinreichend genau bekannt, so kann aus der Bildfrequenz der Videoaufnahme und damit aus dem Längsvorschub einer markanten Stelle zwischen zwei Videobildern auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geschlossen werden . Ist alternativ die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus einer separaten Ermittlung, etwa durch eine Induktivschleife oder einen Radardetektor, bekannt, so kann nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens aus der eingestellten Bildfrequenz der Videoaufnahme und der Geschwindigkeit eine Länge des Fahrzeugs bestimmt werden. Auch die Fahrzeuglänge kann für eine Plausibilitätsprüfung einer vorgenommenen Fahrzeugklassifizierung verwendet werden. In another advantageous embodiment of the method according to the invention, a speed of the vehicle is determined from the set image frequency of the video recording and the recognition of prominent vehicle locations with known longitudinal spacing. If, in the simplest case, the length of a vehicle or of a vehicle part is known with sufficient accuracy, the speed of the vehicle can be deduced from the frame rate of the video recording and thus from the longitudinal feed of a prominent point between two video images. Alternatively, if the speed of the vehicle is known from a separate determination, for example by an inductive loop or a radar detector, a length of the vehicle can be determined from the set frame rate of the video recording and the speed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention. The vehicle length can also be used for a plausibility check of a vehicle classification made.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Verfahrens werden zwei zeitlich kurz aufeinander folgende Fahrzeuge als ein Zugfahrzeug und ein von diesem gezogenen Anhänger interpretiert. In another advantageous refinement of the method according to the invention, two vehicles which follow one another for a short time are interpreted as a towing vehicle and a trailer towed by the latter.
Die auf das System gerichtete Teilaufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 9 angegebenen Merkmalen. Indem der Detektor eine Videokamera zur Aufnahme von Videobildern des auf der Fahrbahn passierenden Fahrzeugs aufweist, und indem die Auswertungseinheit zur Gewinnung eines dreidimensionalen Höhenprofils des Fahrzeugs aus der Videoaufnahme ausgebildet ist, wird ein hinsichtlich Schnelligkeit und Fehlerfreiheit ausgezeichnetes System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt. The directed to the system subtask is solved by a generic system for determining a vehicle class with the features specified in the characterizing part of claim 9. By the detector, a video camera for recording video images of passing on the roadway Vehicle is formed, and by the evaluation unit is designed to obtain a three-dimensional height profile of the vehicle from the video recording, an excellent in terms of speed and accuracy system for carrying out the method according to the invention is provided.
Vorzugsweise ist die Videokamera als Photomischdetektor (kurz PMD für engl. Photonic Mixer Device) ausgebildet, der einen Sensor mit Bildpixeln umfasst, wobei pixelweise der Abstand zwischen Sensor und Bildobjekt, also dem zu klassifizierenden Fahrzeug, erfassbar ist. Das dreidimensionale Höhenprofil wird also durch eine pixelweise Laufzeitmessung des von einem Sender ausgesandten, modulierten Lichts, welches das Objekt beleuchtet und nach Reflektion auf den PMD-Sensor trifft, er- zeugt. The video camera is preferably designed as a photonic mixer detector (PMD for short) comprising a sensor with image pixels, wherein the distance between the sensor and the image object, that is to say the vehicle to be classified, can be detected pixel by pixel. The three-dimensional height profile is thus generated by a pixel-by-pixel transit time measurement of the modulated light emitted by a transmitter, which illuminates the object and strikes the PMD sensor after reflection.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems weist der Detektor eine Übertragungseinheit auf, durch die er über ein Datennetzwerk an eine Datenzentrale angekop- pelt ist. Die fahrbahnseitig angeordneten Detektoren können hierdurch über ein IP-Netz die Klassifikations- und Geschwindigkeitsdaten an eine Datenzentrale übersenden, welche beispielsweise in einer Verkehrsrechner- oder Verkehrsmanagementzentrale angeordnet sein kann. Umgekehrt können von der Datenzentrale aus neue Referenzprofile für die Fahrzeugklassen an die straßenseitigen Detektoren gesandt werden, um dort in der Speichereinheit abgelegt zu werden. In a preferred embodiment of the system according to the invention, the detector has a transmission unit, by means of which it is coupled to a data center via a data network. The detectors arranged on the roadway can thereby transmit the classification and speed data via an IP network to a data center, which can be arranged, for example, in a traffic computer or traffic management center. Conversely, new reference profiles for the vehicle classes can be sent to the roadside detectors from the data center in order to be stored there in the memory unit.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel, welches anhand der Zeichnung nachfolgend näher beschrieben wird, wobei die einzige Figur ein erfindungsgemäßes System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse schematisch veranschaulicht. Gemäß der einzigen Figur umfasst ein System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse kx eines sich auf einer Fahrbahn B bewegenden Fahrzeugs F einen fahrbahnseitig angeordneten Verkehrsdetektor 10, der an einer Messstelle M über oder neben der Fahrbahn B aufgehängt ist. Der Detektor 10 weist eine an sich bekannte PMD-Kamera 11 (PMD steht für engl. Photonic Mixer Device, zu deutsch Photomischdetektor) ) auf, die erfindungsgemäß zur Aufnahme eines dreidimensionalen Höhenprofils HF des Fahrzeugs F über der Fahrbahn B ausgebildet ist. Further advantages and features of the invention will become apparent from an embodiment which is described in more detail below with reference to the drawing, wherein the single figure schematically illustrates an inventive system for determining a vehicle class. According to the single FIGURE, a system for determining a vehicle class k x of a vehicle F moving on a carriageway B comprises a traffic detector 10 arranged on the roadway, which vehicle at a measuring point M above or beside the roadway B is suspended. The detector 10 has a per se known PMD camera 11 (PMD stands for Photonic Mixer Device), which is inventively designed to receive a three-dimensional height profile H F of the vehicle F on the roadway B.
Die PMD-Kamera 11 weist einen Sensorchip auf, der die Entfernung zu einem Bildobjekt pixelweise bestimmt und somit ein dreidimensionales Abbild des Objekts erzeugt. Dabei wird von einem Sender ein modulierter Lichtimpuls generiert, der von dem dreidimensionalen Objekt reflektiert und dann vom Sensor empfangen wird. Jedes Pixel des Sensors ist hierbei in der Lage, individuell den Abstand durch Bestimmung der Laufzeit des Lichtimpulses zu messen. Die Auswertung der erfassten Bilder erfolgt in einer Auswerteeinheit 12 des Detektors 10 die auch die erforderlichen Nachbearbeitungen der Bilddaten - zum Beispiel eine Aggregierung - übernimmt. Eine Übertragungseinheit 14 des Detektors 10 überträgt die Daten dann über ein Netzwerk N, z.B. ein IP-Netzwerk, an eine übergeord- nete Datenzentrale 20. Über das Netzwerk N können auch die Parameter verändert oder neue Referenzprofile R(I-1) in eine Speichereinheit 13 des Detektors 10 geladen werden. The PMD camera 11 has a sensor chip which determines the distance to an image object pixel by pixel and thus generates a three-dimensional image of the object. In this case, a modulated light pulse is generated by a transmitter, which is reflected by the three-dimensional object and then received by the sensor. Each pixel of the sensor is able to individually measure the distance by determining the duration of the light pulse. The evaluation of the captured images takes place in an evaluation unit 12 of the detector 10 which also takes over the necessary post-processing of the image data - for example an aggregation. A transmission unit 14 of the detector 10 then transmits the data via a network N, eg an IP network, to a higher-level data center 20. The parameters N can also be changed via the network N or new reference profiles R (I -1 ) into a memory unit 13 of the detector 10 are loaded.
Die PMD-Kamera 11 ist in der Lage, in durch die eingestellte Bildfrequenz definierten Abständen ein Videobild der Fahrbahn B sowie der sich darauf befindlichen Fahrzeuge F zu machen. Um sicherzustellen, dass auch jedes Fahrzeug F erfasst wird, muss die Bildfrequenz so hoch sein, dass auch schnelle Fahrzeuge F detektiert werden können. The PMD camera 11 is capable of making a video image of the lane B as well as the vehicles F thereon at distances defined by the set frame rate. In order to ensure that each vehicle F is also detected, the image frequency must be high enough so that fast vehicles F can also be detected.
Befindet sich das Fahrzeug F in seiner gesamten Länge 1 im Bildbereich, kann die Klassifizierung sofort erfolgen. Ist das Fahrzeug F im Bild jedoch nur teilweise erfasst, müssen zur Erfassung eines vollständigen Höhenprofils HF langer Fahrzeuge F in Abständen Messungen der Höhe durchgeführt werden, die dann überlagert werden. Da die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F nicht bekannt ist, muss die Überlagerung der Bilder anhand von markanten Fahrzeugstellen fi,...f5, die durch Kanten an den Enden oder am Aufbau des Fahrzeugs F gebildet werden, erfolgen. If the vehicle F is in the image area in its entire length 1, the classification can take place immediately. However, if the vehicle F is only partially captured in the image, measurements of the height must be carried out at intervals to record a complete height profile H F of long vehicles F, which are then superimposed. Since the speed of the vehicle is not known v F, the superposition of the images must be based on striking vehicle bodies fi, ... f 5, by Edges are formed at the ends or on the body of the vehicle F done.
Die Auswertung der dreidimensionalen Höhenprofile HF zur Zu- Ordnung des Fahrzeugs in eine von mehreren Fahrzeugklassen kx erfolgt nach unterschiedlichen Prinzipien. Zunächst wird das aktuell erfasste, dreidimensionale Höhenprofil HF eines Fahrzeugs F mit in der Speichereinheit 13 gespeicherten Referenzprofilen R(I-1) der einzelnen Fahrzeugklassen kx verglichen. Durch eine Korrelationsrechnung kann der Grad der Übereinstimmung ermittelt werden. Hierbei gibt es unterschiedliche Referenzprofile R(kx) für die unterschiedlichen Möglichkeiten der Aufhängung geben. Jedes Fahrzeug F besitzt klassencharakteristische Größen, die zusätzlich ermittelt werden können. So ist beispielsweise die maximale Höhe h oder die Länge 1 ein Plausibilitätskriterium, welches die Zuordnungsmöglichkeiten zu Fahrzeugklassen kx einschränkt . The evaluation of the three-dimensional height profiles H F to the Zu-order of the vehicle in one of several vehicle classes k x is carried out according to different principles. First, the currently detected, three-dimensional height profile H F of a vehicle F is compared with stored in the memory unit 13 reference profiles R (I -1 ) of the individual vehicle classes k x . By means of a correlation calculation, the degree of correspondence can be determined. There are different reference profiles R (k x ) for the different possibilities of suspension. Each vehicle F has class characteristics, which can be additionally determined. For example, the maximum height h or the length 1 is a plausibility criterion which restricts the assignment options for vehicle classes k x .
Zwei Objekte, die im kurzen Abstand hintereinander mit der gleichen Geschwindigkeit v den Detektor 10 passieren, können als ein Zugfahrzeug Fz und ein von diesem gezogener Anhänger FA identifiziert werden. Two objects passing the detector 10 at the same speed v a short distance apart can be identified as a towing vehicle F z and a trailer F A drawn by it.
Aus der Differenz der Flanken der einzelnen Bilder, also der Bildfrequenz und dem Längsabstand, kann die Geschwindigkeit v des Fahrzeugs F ermittelt werden. Insgesamt ergeben sich im Vergleich zu Induktivschleifen wesentlich genauere Höhenprofile HF, welche die Umrisse des Fahrzeugs F und nicht die Verteilung der induktiven Masse (Achsen) beschreiben. The speed v of the vehicle F can be determined from the difference of the flanks of the individual images, ie the image frequency and the longitudinal distance. Overall, in comparison to inductive loops, significantly more precise height profiles H F result , which describe the contours of the vehicle F and not the distribution of the inductive mass (axes).

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse (kx) eines sich auf einer Fahrbahn (B) bewegenden Fahrzeugs (F) , Method for determining a vehicle class (k x ) of a vehicle (F) moving on a carriageway (B),
- wobei von einem eine fahrbahnseitige Messstelle (M) passierenden Fahrzeug (F) Messwerte aufgenommen werden, wherein measured values are recorded by a vehicle (F) passing through a road-side measuring point (M),
- und wobei aus den aufgenommenen Messwerten die Zugehörigkeit des Fahrzeugs (F) zu einer von mehreren Fahrzeugklassen (kx) ermittelt wird, and wherein the affiliation of the vehicle (F) to one of a plurality of vehicle classes (k x ) is determined from the recorded measured values,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, characterized,
- dass die Messwerte ein dreidimensionales Höhenprofil (HF) des Fahrzeugs (F) über der Fahrbahn (B) repräsentieren. - That the measured values represent a three-dimensional height profile (H F ) of the vehicle (F) over the roadway (B).
2. Verfahren nach Anspruch 1, 2. The method according to claim 1,
- wobei das dreidimensionale Höhenprofil (HF) des Fahrzeugs (F) als digitaler Bilddatensatz aus einer Videoaufnahme gewonnen wird. - Wherein the three-dimensional height profile (H F ) of the vehicle (F) is obtained as a digital image data record from a video recording.
3. Verfahren nach Anspruch 2, 3. The method according to claim 2,
- wobei ein auf mehrere Videobilder der Videoaufnahme verteiltes Höhenprofil (HF) eines Fahrzeugs (F) durch Überlagerung der Videobilder anhand markanter Fahrzeugstellen (f-,) vervollständigt wird. - Where a distributed to a plurality of video images of the video recording height profile (H F ) of a vehicle (F) by superimposing the video images based on distinctive vehicle locations (f-,) is completed.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, 4. The method according to claim 2 or 3,
- wobei das Höhenprofil (HF) mit vordefinierten, den Fahrzeugklassen (kx) zugeordneten Referenzprofilen (R(I-1)) verglichen wird. - Where the height profile (H F ) with predefined, the vehicle classes (k x ) associated reference profiles (R (I -1 )) is compared.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
- wobei aus dem Höhenprofil (HF) eine größte Höhe (h) des Fahrzeugs (F) bestimmt wird. - Wherein from the height profile (H F ) a maximum height (h) of the vehicle (F) is determined.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 6. The method according to any one of claims 2 to 5,
- wobei aus der eingestellten Bildfrequenz der Videoaufnahme und der Erkennung markanter Fahrzeugstellen (f-,) mit bekanntem Längsabstand eine Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (F) bestimmt wird. - Wherein a speed (v) of the vehicle (F) is determined from the set frame rate of the video recording and the detection of significant vehicle locations (f-,) with known longitudinal distance.
7. Verfahren nach einer der Ansprüche 2 bis 5, 7. The method according to any one of claims 2 to 5,
- wobei aus der eingestellten Bildfrequenz der Videoaufnahme und einer separat ermittelten Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (F) eine Länge (1) des Fahrzeugs (F) bestimmt wird.  - Wherein a length (1) of the vehicle (F) is determined from the set frame rate of the video recording and a separately determined speed (v) of the vehicle (F).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. The method according to any one of claims 1 to 7,
- wobei zwei zeitlich kurz aufeinander folgende Fahrzeuge als ein Zugfahrzeug (Fz) und ein von diesem gezogener Anhänger- Two temporally short successive vehicles as a towing vehicle (F z ) and pulled by this trailer
(FA) interpretiert werden. (F A ) are interpreted.
9. System zur Bestimmung einer Fahrzeugklasse (kx) eines sich auf einer Fahrbahn (B) bewegenden Fahrzeugs (F) , 9. System for determining a vehicle class (k x ) of a vehicle (F) moving on a carriageway (B),
- mit einem fahrbahnseitig angeordneten Detektor (10) zur  - With a roadside arranged detector (10) for
Aufnahme von Messwerten eines passierenden Fahrzeugs (F) , - der eine Auswertungseinheit (12) zur Ermittlung der Zugehörigkeit des Fahrzeugs (F) zu einer von mehreren Fahrzeugklassen (kx) aus den aufgenommenen Messwerten aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, Recording of measured values of a passing vehicle (F), which has an evaluation unit (12) for determining the affiliation of the vehicle (F) to one of a plurality of vehicle classes (k x ) from the recorded measured values, characterized
- dass der Detektor (10) eine Videokamera (11) zur Aufnahme von Videobildern des auf der Fahrbahn (B) passierenden - That the detector (10) is a video camera (11) for receiving video images of the on the road (B) passing
Fahrzeugs (F) aufweist, Vehicle (F),
- und dass die Auswertungseinheit (12) zur Gewinnung eines dreidimensionalen Höhenprofils (HF) des Fahrzeugs (F) aus der Videoaufnahme ausgebildet ist. - And that the evaluation unit (12) for obtaining a three-dimensional height profile (H F ) of the vehicle (F) is formed from the video recording.
10. System nach Anspruch 9, 10. System according to claim 9,
- wobei die Videokamera (11) als Photomischdetektor ausgebildet ist, der einen Sensor mit Bildpixeln umfasst, wobei pixelweise der Abstand (d) zwischen Sensor und Bildobjekt er- fassbar ist.  - Wherein the video camera (11) is designed as a photonic mixer, which comprises a sensor with image pixels, wherein pixel by pixel, the distance (d) between the sensor and the image object can be detected.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, 11. System according to claim 9 or 10,
- wobei der Detektor (10) eine Übertragungseinheit (14) aufweist, durch die er über ein Datennetzwerk (N) an eine Daten- zentrale (20) angekoppelt ist.  - wherein the detector (10) has a transmission unit (14) by which it is coupled via a data network (N) to a data center (20).
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