Thông tin tài liệu
MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ v DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CỦA XỬ LÝ ẢNH TRONG GIAO THÔNG HỖN HỢP 18 1.1 Giới thiệu 18 1.2 Hệ thống giao thông thông minh 18 1.2.1 Chức 19 1.2.2 Nhiệm vụ 21 1.2.3 Kịch sử dụng 22 1.3 Tiềm ứng dụng xử lý ảnh ITS 22 1.3.1 Phát phương tiện 22 1.3.2 Các ứng dụng xử lý ảnh 23 1.3.3 Quy trình ứng dụng xử lý ảnh giao thông 24 1.4 Hiện trạng xử lý ảnh ITS 25 1.4.1 Khả xử lý ảnh 26 1.4.2 Các thách thức xử lý ảnh ITS 26 1.5 Các chức xử lý ảnh ITS 28 1.5.1 Nhận dạng biển số phương tiện 28 1.5.2 Phân loại phương tiện 31 1.5.3 Đo tốc độ phương tiện 41 1.5.4 Phân tích lưu lượng phương tiện 46 1.6 Các vấn đề xử lý ảnh giao thông hỗn hợp 54 1.7 Kết luận chương 55 i ii CHƯƠNG QUẢN LÝ PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG 57 2.1 Giới thiệu 57 2.2 Hệ thống quản lý phương tiện giao thông 57 2.2.1 Cải thiện chất lượng ảnh 57 2.2.2 Nhận diện phương tiện 59 2.2.3 Phân loại phương tiện 62 2.2.4 Đo tốc độ phương tiện giao thông 64 2.3 Đề xuất thuật toán cải thiện nâng cao chất lượng ảnh 65 2.4 Đề xuất phương pháp phân loại phương tiện giao thông 74 2.5 Đề xuất mơ hình hóa phương pháp đo tốc độ phương tiện 79 2.6 Kết luận chương 90 CHƯƠNG LƯU LƯỢNG PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG 91 3.1 Giới thiệu 91 3.2 Hệ thống giám sát lưu lượng phương tiện giao thông 91 3.3 Giám sát điều khiển dịng phương tiện giao thơng theo mật độ lưu lượng 92 3.3.1 Đề xuất giám sát điều khiển dòng phương tiện giao thông theo mật độ lưu lượng 95 3.4 Giám sát điều khiển dịng phương tiện giao thơng theo số lượng phương tiện chủng loại phương tiện 109 3.4.1 Đề xuất giám sát lưu lượng phương tiện theo số lượng chủng loại phương tiện 112 3.5 Kết luận chương 123 KẾT LUẬN 124 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 PHỤ LỤC A 139 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AI ALPR Active Infrared Automated License Plate Recognition Hồng ngoại chủ động Nhận dạng biển số tự động AS Acoustic Sensor BA Block Artifact BI Bicubic Interpolation Giải thuật nội suy Bicubic CCD Charge Coupled Device Linh kiện tích điện kép CI Cubic Interpolation Giải thuật nội suy Cubic CW Continuous Wave Sóng liên tục DA Direction Angle Góc trực tiếp DWT Discrete Wavelet Transform Chuyển đổi sóng rời rạc FLC Fuzzy Logic Controller Bộ điều khiển logic mờ frequency Modulated Điều chế tần số sóng Continous Waves RADAR RADAR liên tiếp Frame per Second Khung hình giây Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động Communications toàn cầu Inductive Loop Detector Hệ thống nhận diện System vòng lặp cảm ứng từ Image Processing Xử lý ảnh FMCWR FPS GSM ILDS IP ITS k NN Ảnh hưởng từ khối lân cận Intelligent Transportation System k Nearest Neighbor Light Amplification by LASER Stimulated Emission of Radiation LED Cảm biến âm Light Emitting Diode iii Giao thông Thông minh k lân cận gần Khuyếch đại ánh sáng phát xạ kích thích Diode phát quang iv MD OCR Magnetic Detector Optical Character Recognization PI Passive Infrared PSNR Peak Signal to Noise Ratio Đầu dò từ tính Nhận dạng ký tự quang học Hồng ngoại bị động Tỉ số tín hiệu cực đại nhiễu RAdio Detection And Dị tìm định vị sóng Ranging vơ tuyến Radio Frequency Xác thực tần số sóng vô IDentification tuyến Scale-Invariant Feature Biến đổi đặc trưng tỷ lệ Transform không đổi SVM Support Vector Machine Véc-tơ máy hỗ trợ TMS Traffic Monitoring System US Ultrasonic Sensor Cảm biến siêu âm VANET Vehicular Ad Hoc Networks Mạng xe cộ bất định VP Vanish Point Điểm khuất RADAR RFID SIFT Hệ thống giám sát giao thông DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 0.1 Mơ hình hệ thống ITS nghiên cứu Juan [1] Hình 1.1 Kiến trúc hệ thống ITS Huawei 19 Hình 1.2 Sơ đồ khối hệ thống đề xuất 24 Hình 1.3 Quy trình ứng dụng xử lý ảnh giao thông 25 Hình 1.4 Sơ đồ khối chu trình xử lý hệ thống ALPR điển hình 28 Hình 1.5 Xác định vị trí biển số phương tiện đường viền 29 Hình 1.6 Phân đoạn ảnh phương pháp chiếu 30 Hình 1.7 Hệ thống huấn luyện OCR điển hình 30 Hình 1.8 Phân loại giải thuật phân loại phương tiện 32 Hình 1.9 Các phương tiện cạnh viền tìm 36 Hình 1.10 Trích xuất đặc trưng HOG từ ảnh xám 37 Hình 1.11 Đặc trưng Haar sử dụng để phát phương tiện: đặc trưng cạnh viền, đặc trưng trung tâm đặc trưng đường 37 Hình 1.12 Minh họa hai phương pháp hiệu chỉnh camera 44 Hình 1.13 Minh họa hiệu chỉnh camera 45 Hình 1.14 Phương tiện giao thơng di chuyển trục tọa độ 48 Hình 1.15 Minh họa chuyển động phương tiện theo quãng đường thời gian phương tiện di chuyển 49 Hình 1.16 Vận tốc, quãng đường thời gian phương tiện di chuyển 49 Hình 1.17 Biểu đồ chuyển động phương tiện 51 Hình 1.18 Biểu đồ trục đo thời gian di chuyển 53 Hình 1.19 Biểu đồ trục đo khoảng cách di chuyển 53 Hình 1.20 Biểu đồ hàm Ψti (x) vùng quan sát 54 Hình 2.1 Sơ đồ thiết lập hệ thống camera để thu thập liệu 63 Hình 2.2 Ảnh có độ phân giải thấp ảnh có độ phân giải cao 67 Hình 2.3 Hàm Cubic qua bốn điểm sở 67 Hình 2.4 Giải thuật nội suy Bicubic 68 Hình 2.5 So sánh chuỗi điểm ảnh theo cột ảnh gốc ảnh sau nội suy BI có kích thước 69 v vi Hình 2.6 Xác định đường cong kín 70 Hình 2.7 Xác định điểm ảnh cần tính tốn lại dựa vào ma trận × 70 Hình 2.8 Phương pháp nội suy sử dụng để cải thiện vị trí điểm ảnh cận biên đường cong kín 71 Hình 2.9 Ma trận Smin có kích thước × nằm ma trận × 7, từ phần tử trung tâm dịch điểm ảnh biên 72 Hình 2.10 Sơ đồ khối phương pháp mô 72 Hình 2.11 Minh họa giải thuật nội suy Bicubic frame a) Ảnh gốc I , b) Ảnh J với L = 2, c) Ảnh biên Canny, d) Phương pháp đề xuất 73 Hình 2.12 Chuỗi ảnh thu theo phương pháp đề xuất 73 Hình 2.13 Giải thuật trừ 75 Hình 2.14 Minh họa góc tới để phân loại phương tiện 75 Hình 2.15 Các tơ nhận dạng từ liệu thu 76 Hình 2.16 Bộ liệu thống kê góc tới trực tiếp 80 tơ nhận dạng được76 Hình 2.17 Bộ liệu thống kê góc tới trực tiếp xe tải xe buýt 77 Hình 2.18 Các xe máy nhận dạng 78 Hình 2.19 Thống kê giá trị góc tới xe máy 79 Hình 2.20 Hiện tượng quang học 80 Hình 2.21 Ảnh thu đối tượng 80 Hình 2.22 Mơ hình thiết lập camera 81 Hình 2.23 Các điểm khuất từ trục đối tượng ảnh 82 Hình 2.24 Biểu diễn số khung hình giây (camera thử nghiệm có tốc độ 12f ps) 85 Hình 2.25 Quy trình xử lý phương pháp đề xuất 86 Hình 2.26 Ảnh gốc ảnh phương tiện nhận dạng 88 Hình 2.27 Một số phương tiện phát 88 Hình 2.28 Đánh giá sai số 89 Hình 3.1 Mơ hình vị trí lắp đặt camera 95 Hình 3.2 Mơ hình hệ thống đề xuất 96 Hình 3.3 Kịch hệ thống giao thông hỗn hợp Việt Nam 97 Hình 3.4 Mật độ phương tiện giao thơng đèn tín hiệu hoạt động 98 Hình 3.5 Một khung hình chụp từ camera 99 Hình 3.6 Sơ đồ kịch mơ nút giao thông 101 vii Hình 3.7 Ví dụ khung hình thu từ ngả đường A → B từ camera ảnh nhị phân phương tiện khung hình 102 Hình 3.8 Giải thuật Hệ thống đề xuất 103 Hình 3.9 Biểu đồ thể mật độ phương tiện vùng L 35 giây tổ hợp đèn tín hiệu hoạt động 104 Hình 3.10 Biểu đồ thể mật độ phương tiện vùng ∆αn 35 giây tổ hợp đèn tín hiệu hoạt động 106 Hình 3.11 Biểu đồ thể mật độ phương tiện vùng β 35 giây tổ hợp đèn tín hiệu hoạt động 107 Hình 3.12 Đặc trưng dịng phương tiện hỗn hợp, xe máy ln cố vào chỗ cịn trống ơ-tơ 111 Hình 3.13 Kiểm sốt chủng loại số lượng phương tiện vào vùng giám sát 113 Hình 3.14 Mối quan hệ k q 115 Hình 3.15 Mơ hình hàng đợi nút giao thông 117 Hình 3.16 Nút giao thơng pha 120 Hình 3.17 Mơ hình nút giao thông pha 120 Hình 3.18 Mơ simtram 122 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh khả ứng dụng phương pháp xử lý ảnh với phương pháp khác giao thông hỗn hợp 23 Bảng 1.2 Bảng so sánh nghiên cứu phân loại phương tiện giao thông sử dụng công nghệ xử lý ảnh 33 Bảng 1.3 Bảng so sánh q từ phương đo pháp tức thời đo điểm 53 Bảng 2.1 So sánh PSNR nội suy BI phương pháp đề xuất 73 Bảng 2.2 Giá trị góc tới trực tiếp tơ nhận dạng 77 Bảng 2.3 Giá trị góc tới trực tiếp xe tải xe buýt 77 Bảng 2.4 Giá trị góc tới trực tiếp xe máy 78 Bảng 2.5 Thống kê giá trị góc tới phương tiện cần phân loại 78 Bảng 2.6 Kết nhận dạng phương tiện 79 Bảng 2.7 Thông số lắp đặt camera 87 Bảng 3.1 Bảng liệu đề xuất thời gian hoạt động đèn tín hiệu theo mật độ phương tiện ước lượng (giây) 109 Bảng 3.2 Bảng liệu phân loại phương tiện theo kích thước 118 Bảng 3.3 Bảng liệu mơ theo chu kì liên tiếp (phương tiện) 121 Bảng 3.4 Kết mô phương pháp đề xuất (giây) 122 Bảng g.1 Bảng phân loại phương tiện theo trục bánh xe 139 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC Ký hiệu Ý nghĩa a a biến số a a véc-tơ A−1 Nghịch đảo ma trận A A A ma trận ai,j Phần tử hàng thứ i cột thứ j ma trận A AT Chuyển vị ma trận A AH Chuyển vị liên hợp phức ma trận A Cx Ma trận hiệp phương sai tín hiệu x V Vận tốc phương tiện L Khoảng cách thu từ camera tới đèn tín hiệu khung hình P Giá trị điểm ảnh nội suy song tuyến tính d Khoảng cách từ chân camera tới phương tiện I(x, y) Ảnh I có tọa độ (x, y) ix MỞ ĐẦU Giao thông thông minh a Tính cấp thiết Mục tiêu phát triển quốc gia đồng phát triển lực kinh tế, sở hạ tầng mức sống người dân Trong đó, sở hạ tầng giao thơng xác định điều kiện quan trọng việc phát triển kinh tế xã hội Giao thông thuận lợi giúp người dân tiết kiệm thời gian di chuyển, an toàn nâng cao khả giao thương Tuy nhiên, hạ tầng giao thông chưa thể đáp ứng số lượng lớn phương tiện giao thông ngày tăng nhu cầu lại người dân đặc biệt nước phát triển Việt Nam Tùy vào đặc trưng hạ tầng đường nơi mà việc tùy biến công tác quản lý giao thơng quốc gia khác Do đó, việc nghiên cứu hệ thống có chức quản lý phương tiện giao thông giám sát đánh giá lưu lượng phương tiện vùng quan tâm cần thiết Nhằm đạt mục đích việc ứng dụng công nghệ quản lý, điều khiển giúp giao thơng an tồn, thơng suốt thơng minh vấn đề cấp bách quốc gia, đặc biệt quốc gia phát triển Số liệu thống kê từ Cục đăng kiểm Việt Nam1 cho thấy, từ tháng năm 2019 đến tháng năm 2019 nước tăng từ 3.353.537 ô-tô lên thành 3.386.966 ô-tô lưu hành Phần ô-tô sản xuất hai tháng là: 59.562 ô-tô 100.036 ơ-tơ Cịn xe máy, riêng tháng năm 2019 tháng năm 2019 số lượng xe máy sản xuất là: 579.577 889.335 xe máy Quyết định số 206/2004QĐ-TTg Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 10 tháng 12 năm 2004 đề chiến lược phát triển giao thông vận tải đến năm 2020 tầm nhìn tới năm 2030 Trong thời gian qua Đảng, Nhà nước nhân đân ta dành nhiều quan tâm cho đầu tư phát triển Giao thơng Vận tải, sở hạ tầng giao thơng có bước phát triển đáng kể chất lượng giao thông ngày nâng cao Ngành Giao thông Vận tải xương sống quốc Số liệu thống kê lượng phương tiện giao thông Cục đăng kiểm Việt Nam công bố website http://www.vr.org.vn/thong-ke/Pages/tong-hop-so-lieu-phuong-tien-giao-thong-trong-ca-nuoc.aspx; truy cập lần cuối vào 19/07/2019 113 ngã tư, chất để thống đếm lượng phương tiện đầu vào nút giao thơng để từ có sở tính tốn điều khiển đèn tín hiệu giao thơng hoạt động cho phù hợp Được thể Hình 3.13, minh họa phương pháp đề xuất nhằm giám sát số lượng chủng loại phương tiện vào vùng giám sát, d1 chiều rộng đường, ldensity độ dài đoạn đường giám sát lưu lượng vị trí vạch dừng ldensity d1 Hình 3.13: Kiểm sốt chủng loại số lượng phương tiện vào vùng giám sát Trong nội dung tập trung vào hai đề xuất lấy liệu đầu vào gồm có: Cảm ứng điện từ, công nghệ ứng dụng trước đoạn đường cần theo dõi quan tâm Việc ứng dụng công nghệ cảm ứng điện từ vào giao thông hỗn hợp điều khó khăn sử dụng phát để phát luồng giao thông Để ứng dụng nội dung này, cần thiết phải cải thiện đường thành dải phân cách cứng đủ để phương tiện di chuyển qua thời điểm Các phân cách thực thi giống với việc chia trạm thu phí Bằng cách việc đếm số lượng phương tiện chủng loại phương tiện thực phù hợp với giao thơng hỗn hợp Có thể thu thập liệu cách khác sử dụng camera chiếu vuông góc thẳng với mặt đường vùng quan tâm Việc thiết lập chiều cao độ rộng góc quay thu vùng quan tâm đường Lưu lượng phương tiện diện tích chiếm dụng phương tiện: Theo [132] lưu lượng phương tiện tính bởi: q = N/T , N số 114 lượng phương tiện, T thời gian giám sát Space mean speed and time mean speed calculated in [153, 154] theo tham số có được: us = L (3.6) N X ti N i=1 với L độ dài đoạn đường giám sát, ti thời gian phương tiện thứ i qua vùng giám sát L, mà ti = L/ui , đó: us = L N XL N i=1 ui = L N LX N i=1 ui = N X N i=1 (3.7) ui đó, ui vận tốc phương tiện thứ i, N số phương tiện qua điểm thời gian giám sát Vận tốc trung bình phương tiện di chuyển qua vùng quan sát khoảng thời gian biểu diễn sau: N X ut = ui N (3.8) i=1 Lúc này, mật độ phương tiện k theo [132, 134, 153, 154] tính bằng: k = N/L Lúc mối quan hệ k, q us là: q = kus lúc giá trị k biểu diễn lại sau: k= q , us (3.9) k mật độ phương tiện mỗi kilometer, q tốc độ lưu lượng phương tiện giờ, us vận tốc trung bình theo khơng gian kilometer Trên mơ hình mật độ phương tiện theo phân loại homogeneous, thực tế cần thiết phải xác định hai thông số là: vận tốc phương tiện kích thước phương tiện để tính tốn mật độ phương tiện 115 q qcap kcap kj k Hình 3.14: Mối quan hệ k q Hình 3.14 mối quan hệ q k cho thấy lưu lượng phương tiện q đạt cực đại mà mật độ phương tiện vùng giám sát ngưỡng cho phép, mật độ phương tiện lớn lưu lượng phương tiện giảm Cơ sở tính tốn độ chiếm dụng đường ρ (occupancy) phát triển từPcác ti nghiên cứu giới thiệu [155, 156] tính tốn sau: ρ = , T ti thời gian phương tiện i chuyển vùng giám sát, T tổng thời gian giám sát Đây móng cho nghiên cứu sau Bởi lẽ, mơ hình đưa xác định mật độ phương tiện đường luồng, hay nói cách khác phương tiện di chuyển nối tiếp phân loại giống Bởi việc giám sát vùng bị chiếm dụng phương tiện không đồng (heterogeneous) mô tả nghiên cứu [154] sau: X (ti )AO ρA = i (3.10) , AT Mơ hình sử dụng với nhiều loại mơ hình giao thơng hỗn hợp đồng Với ti thời gian phương tiện thứ i vào vùng giám sát tính (s); vùng diện tích bị chiếm dụng phương tiện i di chuyển vùng giám sát (m2 ); A diện tích đoạn đường giám sát (m2 ); T tổng thời gian giám sát đoạn đường (s) n X ρA = j=1 X (tji )AO i AT , (3.11) Đây mô hình sử dụng cho nhóm phương tiện thống kê Trong đó, j danh mục loại phương tiện; i loại phương tiện thuộc danh mục j ; aj diện tích chiếu ngang xe rơi vào vùng phát phương tiện (m2 ); T tổng 116 thời gian giám sát đoạn đường (s); A diện tích đoạn đường giám sát (m2 ); n tổng số phương tiện danh mục phân loại giao thơng hỗn hợp Đèn tín hiệu giao thông Tại nút giao thông, hầu hết điều khiển hệ thống đèn tín hiệu giao thơng Do đó, cần thiết phải thiết lập mối quan hệ lưu lượng phương tiện, mật độ phương tiện thời gian đèn tín hiệu giao thơng hoạt động Kiểu giao thơng đồng tính tốn thơng số cần thiết từ số lượng phương tiện vào vùng quan sát, kích thước vùng quan sát khoảng thời gian quan sát Từ thơng số tính tốn được: mật độ, diện tích bao phủ, độ dài hàng đợi, chỗ trống, chỗ trống an toàn and chỗ trống bị chiếm dụng Tuy nhiên, sử dụng mơ hình đèn tín hiệu giao thơng đồng để lập luận cho phương thức điều khiển đèn tín hiệu giao thơng [157] gồm tính tốn thời gian đèn vàng, chu kì đèn tín hiệu, thời gian đèn cho pha Xác định thời gian đèn vàng nhỏ nhất, τmin = δ + W +L u0 + , u0 2(a + Gg) (3.12) đó, τ thời gian đèn vàng nhỏ nhất, W chiều rộng nút giao thông (m), L độ dài phương tiện (m), G lớp tiếp cận g gia tốc rơi tự (10/m2 ), δ thời gian phản ứng (s), a gia tốc độ phương tiện (m/s2 ) Mơ hình Webster [157] cho việc tính tốn chu kì đèn: C0 = 1.5L + 1− φ X (3.13) , Yi i=1 C0 chu kì đèn tín hiệu giao thơng nút giao thơng (s), L tổng thời gian bị lỡ chu kì (s) tính sau: L = φ X li + R thời gian bị lỡ i=1 pha i, li thời gian bị lỡ pha i, R tổng thời gian đèn đỏ chu kì; Yi giá trị lớn tỉ số tiếp cận đến bão hịa cho tất pha i (ví dụ: qij /Sj ), φ số pha, qij lưu lượng pha i, Sj lưu lượng bão hòa nhóm j Gte tổng thời gian đèn xanh chu kì = C˘L, C độ dài chu tế sử dụng (thường tính cách làm trịn C0 với giá trị gần nhất) Gei thời gian đèn xanh hoạt động pha i tính tốn 117 Gei = Gai + τi − li [157] bằng: Gei = Yi Gte , Y1 + Y2 + + Yφ (3.14) cách tính tốn dựa hồn toàn vào lưu lượng phương tiện tham gia vào nút giao thơng pha để tính thời gian hoạt động hợp lý đèn tín hiệu giao thơng Supply S(t) Demand D(t) Q ∆CLSA x x=L green t1 t2 red green t4 t (x3, t3) t Hình 3.15: Mơ hình hàng đợi nút giao thơng Hình 3.15 [132] mơ tả đèn tín hiệu giao thơng pha hoạt động, phương tiện dừng lại trước đèn đỏ bắt đầu di chuyển đèn chuyển sang xanh theo chế FIFO (First In First Out) Trong biểu đồ cho thấy ảnh hưởng phương tiện nối hàng đợi bắt đầu di chuyển đèn chuyển xanh Mơ tả đoạn đường giám sát có độ dài x = L thời gian t Mỗi mũi tên vào vùng đại diện phương tiện Khi phương tiện bắt đầu vào vùng khoảng thời gian để phương tiện tới khu vực đèn tín hiệu, trường hợp đèn tín hiệu màu xanh phương tiện thẳng qua ln Cịn trường hợp đèn đỏ phương tiện dừng lại bắt đầu đèn xanh phương tiện bắt đầu di chuyển Vùng thể phương tiện di chuyển, vùng thể phương tiện dừng chờ đèn đỏ nối tiếp nhau, vùng thể đèn xanh phương tiện di chuyển Trong nghiên cứu này, đoạn đường dẫn luồng vào nút giao thông lên phương án để tính tốn số lượng phương tiện vào, phân loại phương tiện tính tốn thơng số mật độ độ chiếm dụng mặt đường để làm 118 sở tính tốn thời gian hoạt động phù hợp đèn tín hiệu giao thơng Kích thước phương tiện: Giao thơng khơng đồng có đặc trưng nhiều chủng loại phương tiện có kích thước khác chạy chung luồng đường Do đó, việc thống kê phân loại phương tiện phải với kích thước phương tiện Bảng 3.2 thống kê kích thước chủng loại phương tiện Bảng 3.2: Bảng liệu phân loại phương tiện theo kích thước Chủng loại Chiều dài (m) Chiều rộng (m) Diện tích (m2 ) Ơ-tơ (sedan) 3,72 1,44 5,39 Xe bt 10,1 2,43 24,74 Xe tải 7,5 2,35 17,62 Xe 16 chỗ 6,1 2,1 12,81 Xe tải rơ-moóc 7,4 2,2 16,28 Xe ba bánh 3,2 1,4 4,48 Xe máy 1,87 0,64 1,2 Xe đạp 1,9 0,45 0,85 Xe đẩy 2,7 0,95 2,56 Từ kích thước phương tiện xem xét đánh giá độ an toàn tốc độ phương tiện chạy phương tiện khác Ví dụ: vướng gương nên phương tiện phải cách khoảng bao nhiêu? Có cảm giác an tồn, Trong nghiên cứu tập trung vào kích thước thực tế phương tiện, mật độ phương tiện giao thơng thơng số diện tích bao phủ có đặc điểm AO chỗ trống, thực chất chỗ trống khơng an tồn cho phương tiện vào Điều khiển đèn tín hiệu giao thơng: Về chất nút giao thơng sử dụng đèn giao thơng tính sóng (Làn sóng thuật ngữ đợt sóng đợt phương tiện di chuyển) Một sóng coi đường bao hai vùng có mật độ phương tiện khác hay luồng đường, ví dụ: nút giao thơng có đèn tín hiệu hoạt động, vụ tai nạn đường hay đoạn đường bị nghẽn nút cổ chai 119 Bởi vậy, nhiệm vụ đèn tín hiệu giao thơng nút giao thơng tạo sóng để đảm bảo an tồn cho phương tiện vào nút giao thông làm gián đoạn phương tiện di chuyển vào luồng có lượng phương tiện dày đặc Chính lẽ đó, trường hợp số lượng phương tiện đầu vào đếm việc hoạch định thời gian hoạt động chu kì đèn tín hiệu hồn tồn khả thi tương ứng sau: Npha đích = n X (3.15) Npha i i=1 Tuy nhiên, kích thước vùng đích (vùng đích vùng mà phương tiện muốn vào, tương đương pha đích pha đích) kích thước cố định xuyên suốt thời gian phương tiện di chuyển nút giao thông Do đó, phương tiện khơng thể di chuyển hồn tồn sang vùng đích lần mà chia nhỏ đèn xanh đèn đỏ pha Lúc này, số lượng phương tiện chứa vùng đích diện tích bao phủ vùng đích số lượng phương tiện di chuyển vào tổng hợp lại sau: tổngX số pha X (ti )A ρA = p=1 i Apha đích T (3.16) Kết mơ phỏng: Mật độ chiếm dụng đoạn đường A tính độ chiếm dụng mặt đường phương tiện nhân với thời gian chiếm dụng ti thời gian di chuyển A tất pha Dưới mơ hình sa bàn mơ nút giao thơng nhóm nghiên cứu thực Trong đó, tham số kích thước đường đoạn cần giám sát đo đạc khảo sát từ thực tế Theo trạng thực tế nút giao thơng mơ hoạt động nút giao thông bao gồm ba pha, thể Hình 3.16 bên dưới: 120 Hình 3.16: Nút giao thơng pha Kịch mô thể Hình 3.17, sau: d1' B D J C H 41m I d3 d4 G A l AOcc ldensity Classification d1 Hình 3.17: Mơ hình nút giao thơng pha Luồng giao thơng cần giám sát A → B, chu kì đèn khác bị tác động luồng Chiều rộng luồng đường là: d1=10m, d1’=8,4m, d3=7m, d4=14m Chiều rộng đường pha từ A → B 41m, đoạn đường giám sát bên A có độ dài lAOcc =10m Vùng đích chia làm nhiều khoảng 121 phục vụ nhiều khoảng thời gian mà lưu lượng phương tiện tăng dần tới giảm dần Vùng B với độ dài 20m giám sát camera Phương thức đưa kết quả, tập trung khai thác vùng vào B, tính toán AOcc tổng luồng B luồng A + C + D tập trung đánh giá density hai AOcc để xác định thời gian hoạt động đèn tín hiệu giao thông Xác định ldensity xác định mật độ phương tiện di chuyển vùng quan tâm, từ tín tốn chi tiết thơng số Xác định lAOcc vùng xác định để tính tốn AOcc, thông số quan trọng dừng trước đèn đỏ phương tiện kiểu giao thông hỗn hợp di chuyển theo cách điền vào chỗ trống Bảng 3.3: Bảng liệu mô theo chu kì liên tiếp (phương tiện) Chủng loại Chu kì Chu kì Chu kì Chu kì Ơ-tơ (sedan) 35 39 36 36 Xe bt Xe tải 0 0 Xe 16 chỗ 0 Xe tải rơ-moóc 0 0 Xe ba bánh 0 0 Xe máy 76 80 62 114 Xe đạp 0 Xe đẩy 0 0 Từ Bảng 3.3, liệu đưa vào phần mềm mô SiMTraM phần mềm sử dụng chủ yếu nghiên cứu để mô giao thông hỗn hợp giới https://www.civil.iitb.ac.in/tvm/SiMTraM_Web/html 122 Hình 3.18: Mơ simtram Kết mô cho thấy, thống kê số lượng phương tiện chủng loại phương tiện di chuyển vào vùng đích nút giao thông, giao thông hỗn hợp hay không đồng chủng loại phương tiện xác định thời gian đèn tín hiệu hoạt động cho phù hợp trình bày Bảng 3.4 Bảng 3.4: Kết mô phương pháp đề xuất (giây) Đèn xanh Đèn xanh Đèn đỏ Đèn đỏ Đèn vàng Đèn vàng đề xuất đề xuất đề xuất 40 32 99 87 03 07 Tóm lại: Các nghiên cứu trước chưa xử lý tốn điều khiển đèn tín hiệu giao thơng hỗn hợp mơ hình tốn học chưa phù hợp với điều kiện giao thông nước phát triển Nghiên cứu triển khai ứng dụng rộng rãi quốc gia Phương án nghiên cứu dành cho nút giao thơng thống kê phân loại phương tiện chuẩn bị vào nút giao thông từ pha nút Các số liệu thực tế dự đốn tình hình khả chứa pha đích Từ ước lượng thời gian hoạt động phù hợp đèn tín hiệu theo thời gian thực nâng cao khả điều khiển đèn tín hiệu giao thơng 123 3.5 Kết luận chương Giám sát lưu lượng phương tiện giao thông chức quan trọng hệ thống giao thông thông minh Việc ứng dụng công nghệ xử lý ảnh để giám sát điều khiển luồng phương tiện ưu tiên quan trọng việc tự động hoá quản lý Hệ thống giám sát điều khiển dòng phương tiện thực kịch nút giao thơng, dựa vào dịng phương tiện để điều khiển thời gian hoạt động đèn tín hiệu giao thông cho phù hợp Trong nghiên cứu [J1] luận án đề xuất phương pháp xác định đường giao thông mà phương tiện di chuyển xác định tham số ∆α (∆α∞ , ∆αm ∆αn ), β L để xác định mật độ phương tiện xuất vùng mà dòng phương tiện hướng vào Việc ước lượng tham số điều khiển thời gian hoạt động đèn tín hiệu, tránh gây xung đột giao thông Trong trường hợp số lượng chủng loại phương tiện giám sát từ đầu, luận án đề xuất hướng quản lý lưu lượng dựa mật độ bao phủ phương tiện đường nhằm mục đích ước lượng đoạn đường cần giám sát có khả chứa phương tiện Từ đề xuất thời gian hoạt động cho đèn tín hiệu giao thơng nút giao thông cần giám sát [J3] KẾT LUẬN Một số kết đạt luận án: Đề xuất thuật toán cải thiện chất lượng ảnh dựa giải thuật Bicubic nhằm mục đích nâng cao chất lượng ảnh sau nội suy Thuật tốn thực tính tốn ảnh biên từ ảnh nội suy sau tính lại vị trí điểm ảnh cận biên đối tượng để tăng độ tương phản phù hợp cho đối tượng Quanh đường biên đối tượng ảnh, thuật toán sử dụng ma trận × 7, × để xác định vị trí điểm ảnh cần tính tốn lại sau sử dụng giải thuật nội suy tuyến tính để đưa điểm ảnh nội suy gần với điểm ảnh gốc xung quanh thuộc đối tượng Đề xuất phương pháp phân loại phương tiện dựa vào góc tới phương tiện Góc tới thực dựa hình chữ nhật sở bao quanh đối tượng giao thông phát Theo thống kê kết mơ phương pháp đề xuất, góc tới thu xe máy ô-tô khác biệt với đủ sở để phân loại phương tiện Đề xuất mơ hình tính tốn tốc độ phương tiện giao thơng dựa vào đặc trưng hình học camera giám sát đường Mơ hình thực dựa sở mơ hình hố diện tích thực tế điểm ảnh ∆p = f tan δ , m/2 sở lưới quét đường Từ tính tốn diện tích mà pixel đại diện cho vùng đường thực tính tốn dịch chuyển phương tiện qua điểm ảnh tương ứng để tính tốc độ phương tiện từ cặp điểm ảnh thu Đề xuất phương pháp thực giám sát điều khiển luồng phương tiện cho dòng phương tiện giao thông hỗn hợp dựa vào camera giám sát theo kịch đề xuất Phương pháp thực cách xác định vùng di chuyển phương tiện phần đường xe chạy Tiếp xác định mật độ phương tiện chiếm dụng đường nhằm mục đích xác định mật độ vùng trống với phần bị chiếm dụng để xác định vùng giám sát đầy phương tiện hay chưa Các tham số đề xuất để đánh giá là: ∆α 124 125 (∆α∞ , ∆αm ∆αn ), β L tương ứng với vùng phương tiện dừng chờ đèn đỏ, phần đường giao nút giao thông vùng luồng phương tiện di chuyển vào Từ việc giám sát tham số tính tốn thời gian đèn giao thơng hoạt động cho phù hợp Luận án đề xuất hướng phát triển sau: • Nghiên cứu tính tốn đề xuất phương pháp nâng cao chất lượng nội suy ảnh theo hướng Super-Resoulution để cải thiện chất lượng ảnh thu từ camera giao thơng • Nghiên cứu tính tốn đo tốc độ phương tiện từ xa đường cao tốc, xác định thời gian bắt hình (shutter time) camera ảnh hưởng tới thời gian khung hình nhằm mục đích xác định thời gian bắt hình thời gian cịn lại khung hình • Phát triển giải pháp quản lý xử lý liệu hệ thống camera nhằm mục đích đồng hoá liệu đồng điều khiển dịng phương tiện DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN I CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN LUẬN ÁN ĐÃ ĐĂNG Conferences: [C1 ] Nguyen Viet Hung, Nguyen Hoang Dung, Le Chung Tran, Thang Manh Hoang & Nguyen Tien Dzung (2016); Vehicle Classification by Estimation of the Direction Angle in a Mixed Traffic Flow, IEEE International Conference on Communications and Electronics (IEEE - ICCE), pp 365 - 368 [C2 ] Nguyen Viet Hung, Nguyen Hoang Dung, Le Chung Tran, Thang Manh Hoang & Nguyen Tien Dzung (2016); A Traffic Monitoring System for a Mixed Traffic Flow Via Road Estimation and Analysis, IEEE International Conference on Communications and Electronics (IEEE - ICCE), pp 375 378 [C3 ] Nguyen Viet Hung, Nguyen Thi Thu Hien, Phan Thanh Vinh, Nguyen Thi Thao & Nguyen Tien Dzung (2017); An Utilization of Edge Detection in a Modified Bicubic Interpolation Used for Frame Enhancement in a Camerabased Traffic Monitoring, IEEE International Conference on Information and Communications (IEEE - ICIC), pp 316 - 319 Journals: [J1 ] Nguyen Viet Hung, Nguyen Tien Dzung (2017); A Traffic Monitoring based on Vehicle Density Estimation and Analysis for a Mixed Traffic Flow in a Transport Cross-road, Journal of Science & Technolgoy - Technical Universities, No 120, 6/2017, pp 92 - 98 [J2 ] Nguyễn Việt Hưng, Nguyễn Thị Thảo, Đỗ Huy Khôi, Nguyễn Tiến Dũng (2017); Mơ Hình Hóa Phương Pháp Đo Tốc Độ Ơ Tơ Dựa Trên Xử Lý Ảnh, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Thái Nguyên, ISSN 1859 - 2171, Tập 169 số 09 năm 2017, pp 39 - 44 126 127 II: CÁC CƠNG TRÌNH LIÊN QUAN TRỰC TIẾP ĐẾN LUẬN ÁN ĐANG CHỜ KẾT QUẢ PHẢN BIỆN [J3 ] Nguyen Viet Hung, Nguyen Tien Dzung (2019); Traffic Density Based Modeling According to Vehicle Sizes ... hướng giải vấn đề giao thông luận án Dựa vào yếu tố trên, luận án định hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý ảnh bối cảnh giao thông hỗn hợp với mục tiêu quản lý phương tiện giám sát lưu lượng. .. xử lý, phát đối tượng thực chức khác 14 • Luận án tập trung vào quản lý phương tiện giao thông đường với chức chủ yếu quản lý phương tiện tham gia giao thông là: phát phương tiện, phân loại phương. .. phương tiện giao thông, phân loại phương tiện, giám sát lưu lượng phương tiện ngày nghiên cứu nhiều Xử lý ảnh ITS bao gồm nhiều phương pháp nhiều cách thức để phát phương tiện giao thông ứng dụng
Ngày đăng: 02/02/2023, 11:47
Xem thêm:
