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道路交通車流及事故風險偵測與分析工具之發展應用

道路交通車流及事故風險偵測與分析工具之發展應用

書籍介紹

鑑於交通事故具隨機性、突發性及無法預測性等特性,為降低交通事故傷亡人數與嚴重程度,交通事故防制已成為政府部門當務之急的課題。交通安全防制與改善之分析需要取得相關之交通資料作為研究基礎。隨著資訊科技研發、影像分析技術及無人機蓬勃發展迅速,無人機空拍影像幾何失真遠較一般監視器影像小,且更能有效分析交岔路口的複雜車流問題。為能有效掌握高事故風險地點特性,本研究選擇桃園市4處具代表性及參考性之交岔路口作為優先拍攝之場域,透過無人機酬載1080p/4K高解析數位相機,拍攝高事故風險地點人車流動影像,透過影像晃動校正、車輛偵測、車輛追蹤、車輛分類等影像分析技術,計算車輛位置、軌跡、車種、車流量、車速等,並以系統化整合方式,開發一套高事故風險地點診斷工具分析工具,其功能有車流軌跡重現、交通衝突熱區(如TTC、PET)、交通調查資料、車輛速度,以及交通號誌同步等交通資訊。本研究成果可從空拍影像中獲取交岔路口基本之交通資訊、用以診斷交通衝突問題,以及進行衝突風險評估,以協助交通管理單位與道路設計人員作為預防性交通安全改善之參考。

目次

第一章 緒論 .................................................. 1
1.1 研究背景 ............................................... 1
1.2 研究範圍與對象 ......................................... 2
1.3 研究流程 ............................................... 2
第二章 文獻回顧 .............................................. 5
2.1 影像式車流分析技術 ..................................... 5
2.1.1 傳統車流分析技術 ............................... 6
2.1.2 基於深度學習之車流分析技術 .................... 12
2.2 交通衝突技術 .......................................... 13
2.2.1 衝突之定義 .................................... 13
2.2.2 交通衝突理論之發展 ............................ 14
2.2.3 交通衝突型態 .................................. 15
2.2.4 交通衝突指標 .................................. 17
2.3 應用影像科技做交通衝突或車流調查研究 .................. 22
2.3.1 常見交岔路口影像擷取設備與無人機比較探討 ...... 22
2.3.2 應用影像技術進行交通衝突或車流調查之探討 ...... 24
第三章 無人機法規及趨勢 ..................................... 29
3.1 無人機(UNMANNED AERIAL VEHICLE, UAV)介紹 ................... 29
3.2 無人機相關規範 ........................................ 31
3.2.1 歐盟 .......................................... 31
3.2.2 美國 .......................................... 32
3.2.3 中國大陸 ...................................... 33
3.2.4 日本 .......................................... 33
3.2.5 國內規範 ...................................... 35
3.2.6 遙控無人機航管系統(Unmanned Aircraft System
Traffic Management, UTM) ...................... 45
3.2.7 無人機未來產業發展趨勢 ........................ 46
3.2.8 小結 .......................................... 49
3.3 我國使用無人機應用於交通領域案例 ...................... 50
3.3.1 臺中市「空拍機於事故現場交岔路口圖庫之應用」 .. 50
3.3.2 花蓮縣「空拍機於道路交通事故處理」 ............ 52
第四章 空拍影像資料蒐集 ..................................... 53
4.1 高事故風險地點之篩選 .................................. 53
4.2 無人機實地拍攝作業 .................................... 56
4.3 無人機失聯操作程序 .................................... 59
4.4 空拍影像分析與比較 .................................... 60
4.5 無人機最佳拍攝影像設定 ................................ 64
4.6 建立空拍影像資料庫 .................................... 66
4.6.1 拍攝地點A:桃園市八德區中華路與茄苳路口 ....... 66
4.6.2 拍攝地點B:桃園市桃園區中正路與大興西路口 ..... 68
4.6.3 拍攝地點C:桃園市桃園區中正路與三民路口 ....... 70
4.6.4 拍攝地點D:桃園市桃園區中山路與上海路口 ....... 72
4.6.5 空拍影像資料整理 .............................. 74
4.7 小結 .................................................. 78
第五章 影像處理 ............................................. 81
5.1 影像晃動校正 .......................................... 81
5.2 傳統車輛偵測 .......................................... 84
5.2.1 連續影像相減 (Frame difference) ............... 84
5.2.2 混和高斯模型 (Gaussian Mixture Model, GMM) .... 84
5.2.3 平均值濾波 .................................... 84
5.2.4 中位數濾波 .................................... 85
5.3 深度學習之車輛偵測 .................................... 88
5.3.1 Faster R-CNN 之車輛偵測與分類 ................. 89
5.3.2 Mask R-CNN 之車輛偵測與分類 ................... 90
5.4 車輛追蹤 .............................................. 92
5.4.1 卡爾曼濾波器 .................................. 92
5.4.2 光流法 ........................................ 93
5.5 準確性驗證 ............................................ 96
5.6 小結 ................................................. 100
第六章 建立分析工具 ........................................ 103
6.1 分析工具構思 ......................................... 103
6.2 車輛位置及速度分析 ................................... 103
6.3 車輛軌跡展示 ......................................... 104
6.4 交通衝突分析與圖表展示 ............................... 106
6.4.1 碰撞時間(Time to collision, TTC) ............. 106
6.4.2 後侵占時間(Post encroachment time, PET) ...... 108
6.5 交通號誌同步 ......................................... 111
6.6 交通調查資料 ......................................... 112
6.7 小結 ................................................. 114
第七章 結論與建議 .......................................... 117
7.1 結論 ................................................. 117
7.1.1 無人機應用 ................................... 117
7.1.2 影像處理技術 ................................. 119
7.1.3 分析工具功能 ................................. 121
7.2 建議 ................................................. 122
7.2.1 無人機 ....................................... 122
7.2.2 影像處理技術 ................................. 123
7.2.3 分析工具後續可發展之功能 ..................... 124
參考文獻 ................................................... 125
附錄A. 期中報告審查意見處理情形表 ......................... 131
附錄B. 期末報告審查意見處理情形表 ......................... 149
附錄C. 期末報告審查會議簡報 ............................... 177

編/著/譯者簡介

訊力科技股份有限公司 副總經理

序言/導讀

鑑於交通事故具隨機性、突發性及無法預測性等特性,為降低交通事故傷亡人數與嚴重程度,交通事故防制已成為政府部門當務之急的課題。交通安全防制與改善之分析需要取得相關之交通資料作為研究基礎。隨著資訊科技研發、影像分析技術及無人機蓬勃發展迅速,無人機空拍影像幾何失真遠較一般監視器影像小,且更能有效分析交岔路口的複雜車流問題。為能有效掌握高事故風險地點特性,本研究選擇桃園市4處具代表性及參考性之交岔路口作為優先拍攝之場域,透過無人機酬載1080p/4K高解析數位相機,拍攝高事故風險地點人車流動影像,透過影像晃動校正、車輛偵測、車輛追蹤、車輛分類等影像分析技術,計算車輛位置、軌跡、車種、車流量、車速等,並以系統化整合方式,開發一套高事故風險地點診斷工具分析工具,其功能有車流軌跡重現、交通衝突熱區(如TTC、PET)、交通調查資料、車輛速度,以及交通號誌同步等交通資訊。本研究成果可從空拍影像中獲取交岔路口基本之交通資訊、用以診斷交通衝突問題,以及進行衝突風險評估,以協助交通管理單位與道路設計人員作為預防性交通安全改善之參考。

分類 其他詳細資訊
  • 英文題名:Application of Road Traffic Flow Analysis and Accident Detection
  • 出版品網址(線上版或試閱版):連結
  • 適用對象:成人(學術性)
  • 關鍵詞:無人機、深度學習、車流軌跡、衝突熱區
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:208
授權資訊
  • 著作財產權管理機關或擁有者:交通部運輸研究所
  • 取得授權資訊:GPN: ISBN:978-986-531-016-5(平裝) 著作財產權人:中華民國(代表機關:交通部運輸研究所) 本著作保留所有權利,欲利用本著作全部或部分內容者,須徵求交通部運輸研究所 書面授權。