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路口無人機交通攝影及衝突分析技術開發

路口無人機交通攝影及衝突分析技術開發

書籍介紹

為能有效率掌握高事故風險地點特性,本研究運用交通衝突分析技術,並結合無人機空中拍攝、影像分析等新興技術,自動化找出人車流衝突事件及熱區,建立高交通事故風險地點的診斷分析工具。分析結果可供交通管理單位與道路設計者,評估交叉路口衝突或風險,俾能在交通事故發生前診斷出交通衝突問題,並做為研擬預防性交通改善之參考資訊,降低交通事故發生數及嚴重性。
本研究延續106年「道路交通車流及事故風險偵測與分析工具之發展應用」(以下簡稱前期研究)之成果,針對軟體架構及分析方法進行精進,重點有兩部分。第一部分透過無人機酬載高解析數位相機,拍攝高事故風險地點人車流動影像,透過影像分析技術,計算車流軌跡資訊包括車輛位置、車種、車流量、車速等,並針對大型車的取樣樣本不足、機車的追蹤容易受到地面標線的干擾;以及行人與自行車的辨識受限於影像畫素與特徵不足等問題進行改進,改善前期研究之瓶頸與課題,精進車輛辨識與追蹤工作,以提升精確度。第二部分是考量國內的混合車流情況,規劃分析軟體的具體功能樣貌,運用車輛軌跡資料計算交通衝突事件,並製作衝突熱區分析功能,後續可交由交通工程人員依分析結果的衝突型態與區位,找出對應的交通工程手段進行改善,提升交通安全。影像分析所得之車流軌跡,再產生不同車種的車流速度及轉向交通量等車流特性,可供交通分析或號誌時制設計之用。
本研究建立無人機交通攝影技術與工具,蒐集與辨識交通資訊及車流路徑資料,供後續交通管理與安全分析之用,並開發自動化之道路交通安全診斷技術,減輕易肇事路段改善之肇因分析工作負擔,以協助交通管理單位與道路設計人員做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 ............................................................... 1
1.3 研究內容 ........................................................................... 2
1.4 研究流程 ........................................................................... 2
第二章 文獻回顧 ............................................................... 5
2.1 國內外無人機法規 ............................................................ 5
2.1.1 歐盟 .................................................................................... 6
2.1.2 美國 .................................................................................... 8
2.1.3 中國大陸 ............................................................................ 9
2.1.4 日本 .................................................................................. 11
2.1.5 我國無人機法規及趨勢 ................................................... 14
2.2 無人機應用於交通領域案例 .......................................... 19
2.2.1 美國 .................................................................................. 19
2.2.2 中國大陸 .......................................................................... 20
2.2.3 我國 .................................................................................. 22
2.3 影像分析技術應用 .......................................................... 23
2.3.1 基於卷積神經網路之物件偵測技術 ............................... 23
2.3.2 物件追蹤技術 .................................................................. 27
2.4 交通衝突分析技術 .......................................................... 30
2.4.1 衝突之定義 .................................................................. 30
2.4.2 交通衝突理論之發展 ................................................... 30
2.4.3 交通衝突型態 .............................................................. 31
2.4.4 交通衝突指標 .............................................................. 35
2.4.5 交通衝突分析工具 ........................................................... 39
第三章 無人機交通觀測方法.......................................... 45
3.1 作業流程及無人機適用機型說明 .................................. 45
3.1.1 無人機作業流程說明 ....................................................... 45
3.1.2 無人機適用機型說明 ....................................................... 47
3.2 無人機作業可行性評估 .................................................. 52
3.2.1 評估空拍地點 .................................................................. 52
3.2.2 評估無人機性能 .............................................................. 54
3.2.3 評估環境條件 .................................................................. 55
3.3 限高場域申請 ................................................................. 59
3.3.1 遙控無人機管理規則實施前 ........................................... 59
3.3.2 遙控無人機管理規則實施後 ........................................... 62
3.3.3 臺北飛航情報區 & 有效飛航公報 ................................. 64
3.4 長大型路口方案規劃 ...................................................... 67
3.5 號誌時相與影片對時做法規劃 ...................................... 68
第四章 空拍影像資料蒐集 ............................................. 75
4.1 訓練資料場地篩選與實拍 .............................................. 75
4.1.1 地點評估 .......................................................................... 75
4.1.2 空拍記錄 .......................................................................... 76
4.2 驗證資料場地篩選與實拍 .............................................. 81
4.2.1 地點評估 .......................................................................... 81
4.2.2 空拍記錄 .......................................................................... 82
4.3 小物件訓練資料標註 ...................................................... 86
4.3.1 標註程式 .......................................................................... 87
4.3.2 標註操作標準 .................................................................. 89
4.3.3 標註數量及工時 .............................................................. 91
第五章 影像處理 ............................................................. 93
5.1 影片前處理 ..................................................................... 93
5.2 四輪車輛偵測與追蹤 ...................................................... 97
5.3 行人與兩輪小型車輛偵測與追蹤 .................................. 99
5.4 軌跡資料格式 ............................................................... 104
5.5 實驗分析 ....................................................................... 106
5.5.1 實驗相關資料 ................................................................ 106
5.5.2 四輪車輛偵測追蹤結果 ................................................. 108
5.5.3 行人、自行車、機車追蹤偵測結果 ............................. 113
5.5.4 實驗結論 ........................................................................ 115
第六章 建立交通衝突分析軟體 .................................... 117
6.1 分析軟體功能與架構 .................................................... 117
6.1.1 分析軟體功能模組介紹 ................................................. 118
6.1.2 衝突計算方式 ................................................................ 120
6.1.3 軟體使用流程及介面說明 ............................................. 121
6.1.4 分析軟體輸出型式說明 ................................................. 137
6.2 衝突分析軟體運算特性 ................................................ 145
6.2.1 車輛種類在衝突分析的影響 ......................................... 145
6.2.2 內輪差分析 .................................................................... 147
6.2.3 可節省交通量調查所需人力與時間之效益 .................. 150
6.3 交通路口衝突分析結果 ................................................ 151
6.3.1 案例一:新竹縣竹北市自強北路及勝利七八街路口 .. 152
6.3.2 案例二:雲林縣斗六市大學路三段及中山路路口 ...... 157
6.3.3 案例三:台南市永康區中華路及勝華街路口 .............. 163
6.3.4 案例四:高雄市三民區民族一路及十全一路路口 ...... 168
6.3.5 案例五:高雄市鼓山區裕誠路及博愛二路路口 .......... 179
第七章 結論與建議 ....................................................... 189
7.1 結論 ............................................................................... 189
7.1.1 無人機交通觀測方法 ..................................................... 189
7.1.2 影像處理技術 ................................................................ 194
7.1.3 分析軟體 ........................................................................ 194
7.2 建議 ............................................................................... 196
7.2.1 無人機交通觀測方法 ..................................................... 196
7.2.2 影像處理技術 ................................................................ 197
7.2.3 分析軟體 ........................................................................ 198
參考文獻 ......................................................................... 201
附錄A. 分析軟體使用手冊 ........................................... 209
附錄B. 期中報告審查意見處理情形表 ........................ 231
附錄C. 期末報告審查意見處理情形表 ........................ 245
附錄D. 期末報告審查簡報 ........................................... 263

編/著/譯者簡介

訊力科技股份有限公司副總經理

序言/導讀

為能有效率掌握高事故風險地點特性,本研究運用交通衝突分析技術,並結合無人機空中拍攝、影像分析等新興技術,自動化找出人車流衝突事件及熱區,建立高交通事故風險地點的診斷分析工具。分析結果可供交通管理單位與道路設計者,評估交叉路口衝突或風險,俾能在交通事故發生前診斷出交通衝突問題,並做為研擬預防性交通改善之參考資訊,降低交通事故發生數及嚴重性。 本研究延續106年「道路交通車流及事故風險偵測與分析工具之發展應用」(以下簡稱前期研究)之成果,針對軟體架構及分析方法進行精進,重點有兩部分。第一部分透過無人機酬載高解析數位相機,拍攝高事故風險地點人車流動影像,透過影像分析技術,計算車流軌跡資訊包括車輛位置、車種、車流量、車速等,並針對大型車的取樣樣本不足、機車的追蹤容易受到地面標線的干擾;以及行人與自行車的辨識受限於影像畫素與特徵不足等問題進行改進,改善前期研究之瓶頸與課題,精進車輛辨識與追蹤工作,以提升精確度。第二部分是考量國內的混合車流情況,規劃分析軟體的具體功能樣貌,運用車輛軌跡資料計算交通衝突事件,並製作衝突熱區分析功能,後續可交由交通工程人員依分析結果的衝突型態與區位,找出對應的交通工程手段進行改善,提升交通安全。影像分析所得之車流軌跡,再產生不同車種的車流速度及轉向交通量等車流特性,可供交通分析或號誌時制設計之用。 本研究建立無人機交通攝影技術與工具,蒐集與辨識交通資訊及車流路徑資料,供後續交通管理與安全分析之用,並開發自動化之道路交通安全診斷技術,減輕易肇事路段改善之肇因分析工作負擔,以協助交通管理單位與道路設計人員做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:Traffic Conflict Analysis Using UAV Aerial Videography for intersections
  • 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(TTC、PET)
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:326
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:- (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。