Sistemele de detectare și recunoaștere a semnelor de circulație reprezintă o parte importantă a unui sistem avansat de suport pentru conducătorii auto. Semnele de circulație au caracteristici distincte, care pot fi utilizate pentru detectarea și identificarea lor. Acestea sunt concepute în culori și forme specifice, cu textul sau simbolul în contrast cu fundalul. Cu toate acestea, există mai mulți factori care pot împiedica detectarea și recunoașterea acestora, cum sunt modificările cauzate de schimbarea nivelului de lumină, amurg, ceață, umbre, intemperii, semne de circulație deteriorate etc.
Precizia de detectare a semnelor de circulație este considerată un element foarte important, deoarece nedetectarea unui semn ar putea avea un impact negativ asupra şoferului.
Scopul lor este de a îmbunătăți siguranța șoferului și confortul acestuia.
Sistemele de recunoaștere a semnelor de circulație pot fi utilizate și pentru a ușura sarcina de întreținere a drumurilor. Asigurarea vizibilității și lizibilitatea semnelor de circulație sunt o sarcină continuă, necesară pentru a menține siguranța pe drumuri. Chiar și în aceste condiții, semnele stradale pot fi acoperite de obstacole, pot fi deteriorate, murdare sau nealiniate.
Sistemul trebuie să fie suficient de modular pentru a fi ușor adaptat pentru diferite forme de design al semnelor de circulație, cum ar fi detectarea și recunoașterea semnelor de circulație americane care au formă dreptunghiulară, precum și ale celor europene care au formă circulară. Semnele de circulație sunt detectate prin analizarea informațiilor de culoare, în special roșu și albastru, conținute în imagini. Semnele detectate sunt apoi clasificate în funcție de caracteristicile lor de formă, ca triunghi, pătrat și forme circulare. Combinarea informațiilor de culoare și formă a semnelor de circulație e clasificată în una din următoarele categorii: pericol, informație, obligație sau interdicție.
Recunoașterea semnelor de circulație se realizează prin compararea pictogramei din interiorul fiecărui semn cu cele din baza de date. Acest lucru s-a dovedit a fi etapa procesului cea mai consumatoare de timp, dovedind că o clasificare a semnelor de circulație în clase este esențială pentru reducerea timpului de recunoaștere.
Semnele de circulaţie şi potenţiale dificultăţi în detectarea lor
Indicatoarele rutiere și de trafic, semafoarele și alte dispozitive de trafic sunt folosite pentru a reglementa, avertiza, ghida sau informa utilizatorii drumurilor. Ele contribuie la realizarea unui nivel acceptabil de trafic rutier, de calitate, și la creșterea gradului de siguranță prin deplasarea ordonată și previzibilă atât a autovehiculelor, cât și a pietonilor.
Indicatoarele rutiere și de trafic sunt proiectate pentru a fi ușor de recunoscut de către conducătorii auto, întrucât acestea sunt proiectate, fabricate și instalate în conformitate cu anumite regulamente, sunt concepute în forme 2D, fixe, culorile sunt alese pentru a fi în contrast cu împrejurimile, iar formele și culorile sunt ușor de deosebit de mediul înconjurător.
Semnele de circulație pot fi întâlnite în diferite condiții și, prin urmare, detectarea și recunoașterea acestor semne se pot confrunta cu una sau cu mai multe dintre următoarele dificultăți:
- Culoarea semnului dispare cu timpul, ca urmare a expunerii îndelungate la lumina soarelui;
- Vizibilitatea este afectată de condiții meteorologice, cum ar fi ceață, ploaie, nori, zăpadă;
- Vizibilitatea poate fi afectată de variațiile luminii, puterea luminii, în funcție de momentul zilei și de sezon și de umbre generate de alte obiecte;
- Prezența obstacolelor cum ar fi copaci, clădiri, vehicule și pietoni sau chiar semne care ascund alte semne;
- Diferite țări utilizează diferite culori, precum și diferite pictograme pentru interiorul semnelor de circulație;
- Lipirea de afișe pe semnele de circulație poate afecta detectarea și recunoașterea semnelor de circulație.
Prezentare generală a sistemului
Un sistem de recunoaștere și detectare a semnelor de circulație este reprezentat în figura 1:
- FIGURA 1
Construcţie:
- Camera de înaltă rezoluție și un unghi larg care detectează semnele de circulație și oferă imagini clare;
- Segmentarea culorii, care este un pas important pentru a elimina toate obiectele de fond și informații neimportante în imagine;
- Analiza formei semnului de circulație: acest modul normalizează semnul de circulație recunoscut, astfel încât acesta să devină invariabil la transformări. Acest lucru înseamnă că semnul rezultat are o dimensiune fixă și este situat într-o poziție standard;
- Baza de date cu imagini brute este pur și simplu o colecție de scene de trafic realizate de către cameră;
- Baza de date cu imagini binare, care conține imagini binare de dimensiuni normalizate precum 36x36 pixeli. Această bază de date este folosită pentru extragerea unor caracteristici ale semnelor de circulație pentru validarea acestora;
- Modulul de extragere a caracteristicilor imaginilor conține algoritmi care sunt utilizați pentru a extrage caracteristici de la oricare imagine formată în baza de date;
- Modulul de clasificare a imaginii joacă un rol central în această etapă și semnele sunt clasificate în clase diferite, cum ar fi triunghiuri, cercuri, octogoane, etc. Pictograma analizată permite o etapă ulterioară de clasificare, prin analizarea pictogramei împreună cu textul din interiorul semnului, fiind ușor a decide clasa individuală a semnului în cauză.
Detectarea semnelor de circulaţie în funcţie de culoare
În faza de detectare, imaginea este preprocesată, îmbunătățită și segmentată în concordanță cu proprietățile semnului, cum ar fi culoarea sau forma. Ieșirea este o imagine segmentată care conține potențiale regiuni care ar putea fi recunoscute ca posibile semne rutiere.
Scopul etapei de segmentare a culorii este de a separa culoarea de interes de celelalte culori prezentate într-o imagine, care să permită identificarea semnului. Acest lucru ar putea fi o metodă de detectare fără cusur, știind că sunt standardizate culorile semnelor de circulație pentru fiecare țară; cu toate acestea, este probabil să întâlnim semne de circulație a căror culoare s-a schimbat din cauza condițiilor de mediu, cum ar fi expunerea la soare.
Pentru a detecta culorile unui semn rutier, este nevoie de o căutare într-o gamă mai largă de culori, dar cu consecința de a crește probabilitatea de a detecta, de asemenea, un număr mare de alte obiecte. Aceasta este o problemă inevitabilă cu acest tip de procedeu, deoarece în preajma semnelor rutiere se găsesc și alte obiecte care prezintă aceleași culori găsite în semnele de circulație.
Un alt tip de problemă apare atunci când semnele apar în ceață, ploi și în special în condiții de noapte, unde culoarea reală a semnului poate să nu fie perceptibilă, din cauza lipsei de iluminare sau a luminii artificiale.
Un exemplu de detectare a indicatoarelor rutiere în funcție de culoare este prezentat în figura de mai jos:
În etapa de recunoaștere, fiecare semn de circulație este testat pe un anumit set de caracteristici (după un model), pentru a decide în ce grup de indicatoare rutiere se află (pericol, informație, obligație sau interdicție).
Aceste caracteristici sunt alese astfel încât să se sublinieze diferențele dintre grupurile de indicatoare. Forma semnului joacă un rol central în această etapă și semnele sunt clasificate în clase diferite, cum ar fi triunghiuri, cercuri, octogoane etc. Pictograma analizată permite o etapă ulterioară de clasificare, prin analizarea pictogramei împreună cu textul din interiorul semnului, fiind ușor de a decide clasa individuală a semnului în cauză.
Concluzii
Aceste sisteme de detectare și recunoaștere a semnelor de circulație pot ajuta la crearea unui inventar al semnelor de circulație. Experimentele și cercetările din domeniu au arătat că aceste tipuri de sisteme au o rată foarte mare de detecție a semnelor de circulație, o medie de 98% și o medie de 1,6-2% de nedetectare a acestora.
Recunoașterea semnelor de circulație se realizează prin compararea pictogramei din interiorul fiecărui semn cu cele din baza de date. Acest lucru s-a dovedit a fi etapa procesului cea mai consumatoare de timp, dovedind că o clasificare în clase este esențială pentru reducerea timpului de recunoaștere.
De asemenea, aceste sisteme conduc la îmbunătăţirea experienţei la volan prin asistarea şoferului, fără a diminua controlul acestuia asupra autovehiculului, la reducerea numărului de accidente grave cauzate de aţipirea la volan sau a numărului de amenzi (detectoarele de radar sunt ilegale în multe ţări din Europa).
Această tehnologie a fost premiată şi de organizaţia Euro NCAP în 2010. Sistemul oferă informaţii mai precise decât sistemele portabile de navigaţie care stochează informaţii despre restricţiile de viteză, întrucât camera sa funcţionează în timp real. Dacă limita de viteză se modifică, de exemplu, din cauza unor lucrări de reparaţii pe carosabil, sistemul va detecta modificarea.
