Zur Steuerung des Straßenverkehrs ist es notwendig, das Verkehrsgeschehen in geeigneter Weise zu erfassen. Dies kann dadurch geschehen, dass eine Kamera auf die Straße gerichtet wird und die Bilder mit einem Computerprogramm ausgewertet werden. Die Entwicklung geeigneter Algorithmen zur Bildauswertung ist die Aufgabe dieser Arbeit. Ausgehencl von einer Analyse des Standes der Technik wird die spezielle Aufgabe der weiträumigen Verkehrsbeobachtung ausgewählt. In einer weiträumigen Verkehrsszene kommt es dazu, dass sich die abgebildeten Fahrzeuge gegenseitig verdecken. Die Verdeckungen der Fahrzeuge im Bild können unter Einbeziehung der in der Bildfolge gemessenen Fahrzeugbewegungen durch Auswertung einer Erhaltungsgieichung, die Kontinuitätsgleichung, kompensiert werden. Dadurch ist es möglich, die Verkehrsdichte zu messen. Diese Lösungsidee wird theoretisch begründet, wobei eine Operation zur 'Kontinuisierung' der diskreten Fahrzeuge eingeführt wird. Eine derartige Herangehensweise ist in der Literatur unter dem Begriff Smoothed Particle Hypothesis (SPH) bekannt. Zur praktischen Realisierung des Messprinzips werden numerische Verfahren zur Lösung der Kontinuitätsgleichung betrachtet. Nach einer theoretischen und praktischen Untersuchung der Eigenschaften üblicher Verfahren zur Lösung partieller Differentialgleichungen, wie MACCORMACK- und Upwind-Verfahren sowie der sogenannten Methode der gewichteten Residuen, wird ein verbessertes numerisches Verfahren zur Lösung der Kontinuitätsgleichung entwickelt. Dieses basiert auf der Charakteristikenmethode. Zur Messung der Bewegung der Fahrzeuge in der Bildfolge wird die Regressionsmethode verwendet. Das hierbei übliche Standardverfahren von LUCAS und KANADE muss im Sinne einer Mehrskalenanalyse im Parameterraum weiterentwickelt werden, wofür die Bezeichnung Graduated Non-Convexity (GNC) üblich ist. Hierzu sind aus der Literatur verschiedene Ansätze bekannt, welche den Einsatz robuster Fehlerfunktionen vorsehen. In bestimmten Situationen versagen auch diese Verfahren. In dieser Arbeit wird die Ursache dafür ermittelt und als Konditionsproblem beschrieben. Es wird vorgeschlagen, das Konditionsproblem mittels Präkonditionierung zu lösen. Ein entsprechender Algorithmus wird beschrieben und die Effektivität des Lösungsansatzes praktisch demonstriert.
Ein Beitrag zur Realisierung der videobasierten weiträumigen Verkehrsbeobachtung
Dresdner Forschungen : Verkehrswissenschaften ; 6 ; 1-162
2006
162 Seiten, Bilder, Tabellen, 83 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch