Система распознавания дорожных знаков: описание и принцип работы

Содержание
  1. ПРЕДМЕТ И МЕТОД
  2. Назначения и главные функции
  3. ПРОВЕРКА НА ДОРОГАХ
  4. Преимущества и недостатки
  5. Всякий раз, бросая взгляд на монитор «Опеля», изрядно отвлекаешься от дороги. Периферическим зрением предупреждения тоже не увидишь: монохромные подсказки не блещут четкостью изображения.
  6. Кирилл Милешкин
  7. Максим Сачков
  8. Как работает система распознавания дорожных знаков
  9. Второе поколение камеры «Опель ай» стало компактнее, однако упитанную «тушку» салонное зеркало все равно не скрывает. Из-за этого страдает и без того не лучшая обзорность.
  10. Похожие разработки у разных автопроизводителей
  11. Преобразование в цветовое пространство HLS
  12. Конструктивные элементы системы
  13. Преобразование в цветовое пространство HLS
  14. Предписывающие знаки
  15. Документы Google
  16. Лучшее бесплатное программное обеспечение
  17. Знаки особых предписаний
  18. Контроль физического состояния водителя
  19. Конструкция системы

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.

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.

Назначения и главные функции

Поскольку причиной большинства аварий считается нарушение скоростного режима, инженеры автомобильных компаний задались целью искоренить данную проблему. Для этого в машину устанавливается система распознавания знаков. Основные функции которой:

  1. Определение и подтверждение информации о дорожных знаках.
  2. Поиск информации в базе данных и уведомление водителя.
  3. Предупреждение с помощью светового или звукового сигнала, если скорость движения не изменяется.

Возможности систем зависят от поколений разработки. Первоначальные решения могли распознавать только ограничители скорости, запреты на обгон и некоторые дополнительные знаки. Современные системы могут расшифровывать информацию о жилых зонах, начале и конце населенного пункта, конце зоны ограничений, въезд запрещен и многое другое.

Стоит понимать, что большинство ДТП происходит по вине водителя, который не соблюдает скоростной режим. А делается это зря, так как ограничения вводятся не просто так: скорость автомобиля должна быть такой, чтобы водитель мог успеть выполнить все принимаемые им решения, будь то маневр или экстренное торможение.

Поэтому и начались разработки специальных систем, которые могут помочь водителю принимать решение или контролировать свои действия. Сейчас система распознавания дорожных знаков встречается на разных автомобилях, в том числе и таких дорогих, как BMW, Mercedes-Benz, Audi, Ford, Opel, Volkswagen и еще многие другие.

Эта технология является одной из основных в системе безопасности автомобиля, которой сейчас комплектуется большинство автомобилей. Примером можно назвать Opel Eye от, соответственно, Опель. Эта система признана одной из лучших на протяжении нескольких последних лет. Mercedes-Benz же назвали свою систему Speed Limit Assist, а специализируется она на предупреждении водителя о превышении им скоростного лимита на данном участке дороге в конкретное время.

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.

Преимущества и недостатки

Система распознавания дорожных знаков: описание и принцип работы

Использование систем распознавания знаков характеризуется рядом преимуществ:

  • Слежение за допустимой скоростью движения.
  • Увеличение безопасности автомобиля, снижение вероятности аварий.
  • Повышение комфорта использования транспортного средства.

Из ключевых недостатков необходимо выделить проблемы распознавания знаков в слепых зонах, особенно когда они установлены с нарушениями. С развитием программных решений водитель будет получать рекомендации не только касательно скорости, но и правил безопасного движения.

К числу положительных сторон такого автоматизированного оборудования относятся:

  • контроль за соблюдением допустимого скоростного режима;
  • повышение общего уровня безопасности для участников движение, что автоматически приводит к уменьшению вероятности аварий и травматизма;
  • увеличение комфорта от пользования транспортным средством.

Однако, если знаки размещены в «слепых» зонах, погнуты или не восстанавливались, то они могут не быть распознаны оборудованием. Поэтому этот момент стоит учитывать обязательно, не забывая самостоятельно контролировать дорожную обстановку.

Читать далее:  Устройство и принцип работы распредвала : в

Несмотря на то, что главной задачей любого такого оборудования является подстраховка водителя от усталости или недостаточного опыта, все-таки электроника не может тягаться по своей эффективности с человеческим глазом. Все потому, что для неё необходимы практически идеальные условия работы. Правильнее будет относиться к ней не столько, как к незаменимому помощнику, сколько как к вспомогательному оборудованию, которое может подстраховать в сложной ситуации.

Всякий раз, бросая взгляд на монитор «Опеля», изрядно отвлекаешься от дороги. Периферическим зрением предупреждения тоже не увидишь: монохромные подсказки не блещут четкостью изображения.

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.

Кирилл Милешкин

«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».

Максим Сачков

«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.

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

Что такое система распознавания дорожных знаков

— 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.

Как работает система распознавания дорожных знаков

Пошаговое описание логики обнаружения объектов:

  1. Камера анализирует окружающую среду и считывает данные о дорожных знаках.
  2. Система обнаруживает форму, похожую на знак.
  3. Распознавание цвета и наличия дополнительных символов.
  4. Поиск соответствий в базе данных.
  5. Информирование водителя через дисплей.

Последовательность распознавания типа знака:

  1. Определение формы: круг, прямоугольник, квадрат.
  2. Анализ цветовой гаммы.
  3. Считывание символов или надписей на знаке.
  4. Сравнение фактической скорости с допустимой.

Если скорость движения превышает ограничение на участке дороги, система уведомляет водителя. В остальных случаях на дисплее просто появляется информация о скоростном режиме.

Итак, каждая из подобных систем для распознавания (идентификации) дорожных знаков имеет примерно идентичную техническую конструкцию. Главными составляющими ее выступают: блок управления, стандартная видеокамера, а еще средство для передачи и вывода результатов. Что касается самой камеры, то ее крепят за зеркалом заднего вида на лобовом стекле.

Ее задача — отслеживать пространство впереди и по бокам транспортного средства, там, где могут устанавливаться знаки в районе дорожного полотна. Снятое изображение транслируется на блок управления. Видеокамеры в настоящее время активно применяется при разработке различных современных систем безопасности. Теперь стоит рассмотреть, как работает и для чего предназначен электронный блок управления. Основные его задачи таковы:

  • распознавание по внешней форме дорожного знака;
  • идентификация его цветового исполнения;
  • считывание надписи (в данном случае, цифр, обозначающих скоростной режим);
  • контроль текущей скорости передвижения;
  • распознавание прочей информации, которую передает знак (к примеру, зона или период действия);
  • извещение при помощи звука либо цветового индикатора в случае отклонения фактической скорости от рекомендуемого значения.

Однако это не означает, что каждый из этих знаков будет отображаться на информационном табло дисплея (приборной панели). Эти сведения учитываются в текущих параметрах движения автомобиля, сверяются с данными, которые берутся с навигационных карт. Однако весь комплекс по распознаванию знаков дорожного движения функционирует как единое целое и направлен на то, чтобы повысить безопасность для водителя и его пассажиров, а также других участников.

  • видеокамера находится в постоянном наблюдении и считывает данные о наличии дорожных знаков;
  • как только обнаруживается объект по форме напоминающий знак, сведения о нем передаются на ЭБУ;
  • начинается процесс распознавания цвета и дополнительной информации;
  • в базе данных проводится поиск соответствия;
  • на основании проведенного анализа система информирует водителя, при необходимости.

Наиболее распространенной причиной дорожно-транспортных происшествий является превышение скоростного режима. Это приводит не только к повреждению автомобилей, но и к серьезным последствиям для здоровья водителей и пассажиров. Одной из систем, разработанных для профилактики ДТП, является система распознавания дорожных знаков, которая помогает следить за допустимой скоростью и регулировать движение транспортного средства.

Система распознавания дорожных знаков: описание и принцип работы

Так все же, как устроена система и принцип её работы. Как уже говорилось, камера на ветровом стекле это первое с чего начинается работа системы. Камера снимает путь перед автомобилем, как правило, эта зона по сторону переднего пассажира (зависит от направления движения) и вверху над водителем. Эта же камера может быть использована системой обнаружения пешеходов, или помощи движения по полосе.

После полученного изображения, информация передается на блок управления. В первом поколении блок управления простой и сравнивает полученные данные с уже существующими знаками в базе, если же знак распознан, то информация выводится водителю, в ином случае никакого действия не произойдет.

Второе поколение системы куда сложней. Полученные данные система не только перебирает, но и знак на изображении с камеры корректирует и подбирает разные комбинации возможных вариантов. Это говорит о том, что есть больше шансов распознать поврежденный или плохо просматриваемый знак. Так же во втором поколении операционка блока управления накладывает полученную информацию на карты навигации GPS и прорисовывает знаки, чтоб водитель не только слышал, но и видел возможные препятствия.

Читать далее:  Описание, диагностика и ремонт панели приборов авто ваз 2115 своими руками

Стоит учесть, что система способна помнить действие нескольких знаков. Ведь часто бывает один знак еще не закончил зону действия, а второй также назначил свои правила.

Вывод предупреждения может осуществляться как на дисплей на панели приборов, так и на отдельный центральный дисплей вместе с картами навигации. Для примера система сравнит, какая скорость максимально допустима и насколько км/час вы превысили или же начнет информировать, если поехали на знак въезд запрещен.

Поговаривают, что третье поколение будет использовать правила движения по знакам и в случае грубого нарушения давать водителю советы как избежать нарушения и как правильно сделать. Ведь часто бывает, что новички водители без практики попросту нарушают самые простые правила по знакам.

Второе поколение камеры «Опель ай» стало компактнее, однако упитанную «тушку» салонное зеркало все равно не скрывает. Из-за этого страдает и без того не лучшая обзорность.

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.

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.

Похожие разработки у разных автопроизводителей

Разработкой систем распознавания знаков занимается большинство современных компаний. Названия решений от разных производителей:

  • Speed Limit Assist от Mercedes-Benz.
  • Road Sign Information от Volvo.
  • Traffic Sign Recognition (TSR) встречается в таких авто, как Audi, Ford, BMW, Volkswagen.
  • Opel Eye от одноименного производителя.

Отличие систем заключается в качестве используемого оборудования и логики работы алгоритмов распознавания объектов на дороге.

Преобразование в цветовое пространство HLS

Исходные RGB-изображения переводятся в пространство HLS. По сравнению с HSV (Hue, Saturation, Value — тон, насыщенность, значение), HLS помогает получить лучший цветовой контраст разметки и дороги. Впоследствии это поможет выделить нужные цвета для определения полос движения.

RGB против HSV и HLS

Преобразование Хафа — способ извлечения линии из изображения. Это можно сделать, представив линии в виде параметризованных точек, а точки — в виде линий/синусоид (в зависимости от декартовой/полярной систем координат). Если несколько линий или синусоид пересекаются друг с другом в одной точке, мы можем сделать вывод, что они относятся к одной линии на изображении.

После обнаружения линий Хафа в области интереса мы отрисовываем их на оригинальных снимках.

— левая полоса: если мы увеличим координаты столбцов, то координаты строк уменьшатся (отрицательный градиент)

— правая полоса: если увеличить координаты столбцов, координаты строк тоже увеличатся (положительный градиент)

— будем игнорировать вертикальные линии.

После определения левой и правой полос мы экстраполируем их:

  1. Если для одной полосы обнаружено несколько параллельных линий, мы усредняем строки.
  2. Если полоса состоит из частично обнаруженных линий, мы объединяем их.

Конструктивные элементы системы

Система работает на основе сложного аппаратно-программного комплекса. Стандартные элементы конструкции:

  • Видеокамера — расположена, как правило, на ветровом стекле и предназначена для обнаружения дорожных знаков.
  • Блок управления — принимает информацию с камеры, обрабатывает образы и ищет совпадения с базой данных. Если обнаружено ограничение, информация передается на дисплей.
  • Дисплей для вывода информации — предназначен для отображения конечной информации касательно скоростного ограничения, особенностей движения на участке пути. Если водитель не реагирует на уведомления системы, появляются звуковые или световые сигналы.

Отображение информации на приборной панели

Особые требования предъявляются к качеству съемки камеры. Автомобиль движется на высокой скорости, поэтому для распознавания объектов требуется хорошая оптика с высоким разрешением картинки.

Преобразование в цветовое пространство HLS

Здесь мы используем операцию inRange из OpenCV, чтобы получить нужную маску в выбранном пороговом диапазоне. Методом подбора можно найти наиболее подходящие значения.

Что такое TSR

— Использовались значения оттенка между 10 и 40.

— Установлена более высокая насыщенность (100–255), чтобы отфильтровать жёлтый цвет земли и холмов.

— Установлено более высокое значение яркости (200–255).

После этого мы выполняем операцию побитового «ИЛИ» обеих масок, чтобы скомбинировать их.

На снимках ниже показан результат побитового «И» между комбинированной маской и затемнённым изображением.

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.

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.

Читать далее:  Тормозная система ваз 2106 устройство неисправности замена задних и передних колодок инструкции с фото и видео

Предписывающие знаки

Предписывающие дорожные знаки являются противоположностью рассмотренных выше запрещающих знаков. Предписывающие знаки позволяют выполнять только определенные действия только определенным участникам дорожного движения.

Функционирование системы распознавания

За нарушение требований предписывающих знаков могут накладываться различные штрафы.

Например, за выезд на пешеходную дорожку водитель получит штраф в размере 2 000 рублей (часть 2 статьи 12.15 КоАП).

Предписывающие знаки 4.1 — 4.2Предписывающие знаки 4.3 — 4.8

Документы Google

Для тех, кто уже знаком с документами Google, можно использовать OCR, встроенный в Google Drive. Для достижения наилучших результатов шрифт должен быть установлен на Arial или Times New Roman. Можно улучшить результат, убедившись, что сканированное изображение имеет равномерное освещение и четкую контрастность.

У Google есть много обучающих программ и возможностей облачной обработки. Многие пользователи считают, что у сервиса нет достаточно продвинутых функций и опций. Тем не менее, если используется приложение Google Drive для Android, можно сканировать страницы прямо из приложения, используя камеру на смартфоне.

В противном случае загружают документы с помощью сканера, подключенного к компьютеру, или любым другим способом, чтобы начать обработку распознавания в Google Диске. Для физических лиц на Google Диске предлагается бесплатный уровень хранения около 19 ГБ с возможностью расширения до 100 ГБ через Google One за 1,99 долл. США.

Лучшее бесплатное программное обеспечение

Free OCR to Word — это лучшее бесплатное программное обеспечение для оптического распознавания символов, использующее новейшие механизмы. Tesseract — самый мощный инструмент для данного типа ПО и считается одним из самых точных методов. Программа поддерживает несколько форматов изображений и TIFF нескольких страниц. Этот сервис может быть использован совершенно бесплатно для извлечения текста из предоставленного фотоматериала.

Двигатель Tesseract был первоначально разработан Hewlett Packard Labs в 1985-1994 годах. Некоторые изменения были внесены в него в 1996 году. В 1995 году он был включен в тройку лучших механизмов распознавания. Он работает с Windows, Linux и Mac OS X. FreeOCR может обрабатывать изображения, имеющие многоколонный и многоязычный текст.

Free OCR to Word может сэкономить много времени без необходимости повторного ввода уже написанного произведения. Программа берет документ, отсканированный объект или изображение и преобразует его в читаемый, редактируемый и точный материал. ПО можно бесплатно загрузить в Word. OCR to Word оптимизирован для работы со всеми типами сканеров и имеет рейтинг точности 98 %, современный интерфейс, который позволяет легко получить доступ ко всем задачам, имеются функции поворота на случай, если фото не помещается на экране правильно. ПО извлекает текст из захваченных снимков с помощью смартфонов или цифровых камер с высокой точностью и качеством.

Знаки особых предписаний

Знаки особых предписаний сочетают в себе элементы как запрещающих, так и предписывающих знаков.

Например, знак 5.19.1 «пешеходный переход» разрешает пешеходам пересекать проезжую часть, а знак «зона с ограничением максимальной скорости» запрещает превышать скорость на выбранном участке дороги.

Штрафы за нарушение требований знаков особых предписаний зависят от типа знака и могут изменяться в широких пределах.

Знаки особых предписаний 5.1 — 5.7Знаки особых предписаний 5.8 — 5.14Знаки особых предписаний 5.15

Знаки особых предписаний 5.16 — 5.20Знаки особых предписаний 5.21 — 5.26Знаки особых предписаний 5.27 — 5.34

Контроль физического состояния водителя

Driver Attention Alert позволяет определять, насколько сильно устал человек, управляющий машиной. Если человек, управляющий авто, заснул, система постарается разбудить его громким звуком, если прилагаемые водителем усилия для вращения руля и нажатия педалей стали слишком слабыми, устройство предложит сделать остановку для отдыха.

Nissan не останавливается на достигнутом, продолжая работать над модернизацией существующей технологии: в настоящее время инженеры пытаются научить электронику анализировать мимику водителя.

Конструкция системы

Как правило, все эти конструкции от любого производителя имеют типичный набор инструментов и устройств в своем распоряжении.

Связано это банально с тем, что для работы нужны просто одинаковые приспособления. В их число входят:

  • Специальная чувствительная видеокамера.
  • Экран или некое другое приспособление, на котором система отчитывается перед водителем.
  • Блок управления, который и выполняет основную работу.

Видеокамера располагается рядом с ветровым стеклом в салоне автомобиля. На некоторых моделях, где эта возможность интегрирована во весь автомобиля камера может быть спрятана где-то под стеклом или, например, в уплотнителе стекла, чтобы камера не заслоняла часть лобового стекла и не закрывала обзор. Камер направлена так, чтобы ей было удобно снимать пространство впереди машины, в местах, где стоят знаки по ходу движения, то есть немного справа от дороги.

Далее, отснятое видео передается в блок управления, микропроцессор которого в режиме реального времени анализирует его содержимое. Также эта камера используется и другими системами безопасности, такими как система обнаружения пешеходов, на проезжей части и система помощи движения по ряду или полосе в потоке машин.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector