Die Branche der intelligenten Transportsysteme wächst aufgrund des starken Anstiegs an Fahrzeugen überdurchschnittlich. Verkehrsdelikte zu erfassen ist dem entsprechend wichtig. Neuerdings ist dies ganz ohne Induktivschleifendetektoren, Radare oder Laser möglich – mit den richtigen Kameras.

Es versteht sich von selbst, dass Verkehrsdelikte erfasst und geahndet werden müssen. Dazu gehören das Überfahren roter Ampeln, überhöhte Geschwindigkeiten sowie Fahrverlaufs-basierte Verkehrsübertretungen. Ein neuartiges System erkennt all diese Verstöße und schließt außerdem die automatische Nummernschilderkennung mit ein -  und das auf bis zu sechs Fahrspuren.

Ohne technischen Schnick-Schnack

Das neue T-Exspeed System des italienischen Herstellers Kria zur Ahndung von Verkehrsdelikten sorgt dafür, dass Verkehrsverstöße erkannt und geahndet werden können. Dabei setzt es als erstes System der Branche nur Kameras ein. ITS-Anwendungen (Englisch Intelligent Transportation Systems) haben verschiedenste Ziele, die mit separaten Systemen umgesetzt werden. Diese umfassen die Geschwindigkeitsmessung, Rotlichtverstöße und die automatische Kennzeichenerkennung. Erkennungssysteme  für Verkehrsdelikte sind in der Regel von Induktivschleifendetektoren, Radaren oder Lasern abhängig. Der Vorteil des T-Exspeed-Systems ist, dass es nur Kameras benötigt, um die Bilder und Informationen zu erfassen, die für die Analyse erforderlich sind. Das bedeutet allerdings, dass die entsprechenden Kameras den hohen Anforderungen an Geschwindigkeit, Auflösung, Robustheit, Zuverlässigkeit, Größe, Funktionsumfang und Multispektrum-Fähigkeiten gerecht werden müssen.

Dreiteiliges System

Das System besteht aus drei Einheiten: Eine Erfassungseinheit, eine Verarbeitungseinheit und eine zentrale Einheit. Die Erfassungseinheit besteht aus einem kompakten, IP66-geschützten Gehäuse von 40 x 50 x 25 Zentimetern, das zwei Monochrome Kameras und eine Farbkamera in einer Stereo-Anordnung beherbergt.

Die monochrome Kamera erfasst Bilder innerhalb des Infrarotspektrums für die Nummernschilderkennung. Kria wählte die Gigabit-Ethernet-Kameras Prosilica GT4907 und Prosilica GT6600 von Allied Vision für diese Aufgabe aus. Der Einsatz der jeweiligen Kamera hängt von der Anzahl der zu erfassenden Fahrspuren ab. Die GT4907 ist mit dem OnSemi KAI-16070 Sensor ausgestattet und liefert 16 Megapixel Auflösung. Prosilica GT6600 verfügt über den OnSemi KAI-29050 Sensor und bietet 29 Megapixel Auflösung. Beide Kameras sind für den Einsatz in extremen Umgebungen konzipiert, PoE-fähig und bieten zahlreiche Funktionen wie die Kamera-Temperaturüberwachung oder Farbkorrektur.
Die Farbkamera ist eine Prosilica GT1920C, die innerhalb des sichtbaren Spektrums eingesetzt wird. Sie setzt den Sony ICX674 ExView HAD CCD II Sensor ein und bietet 2,8 Megapixel Auflösung. Kria hat die Kamera mit einem Weitwinkelobjektiv ausgestattet, sodass im Fall von Verstößen die automatische Erkennung von Fahrzeugen sowie der Umgebung erfolgen kann. Die Kamera erfasst auch ein Bild der Ampel. Bilder innerhalb beider Spektren zu erfassen führt zur qualitativ hochwertigen und unzweifelhaften Dokumentation von Verstößen.

Kritische Kamerawahl

Krias CEO Arrighetti erklärt, warum die Auswahl der richtigen Kamera für den Erfolg des T-Exspeed Systems so kritisch war: „Die Hauptfunktionen, die für das System erforderlich waren, sind Bilderfassung, Auflösung, Dynamikbereich und Global Shutter. Des Weiteren müssen die Kameras veränderlichen Umgebungsbedingungen standhalten und universelle Zeitsynchronisation bieten, damit wir genau feststellen können, wann ein Bild erfasst wurde. Allied Visions Prosilica GT Kameras bieten darüber hinaus E/A-Schnittstellen, welche die Synchronisierung von Kamera und Licht ermöglichen. Ihre Gigabit-Ethernet-Schnittstellen bieten außerdem die Möglichkeit, die Installation auf kurzen und langen Streckenabschnitten  verhältnismäßig günstig umzusetzen.“

Das T-Exspeed System kann vier oder sechs Fahrspuren überwachen und erkennt Verkehrsverstöße mithilfe einer hauseigenen Bildverarbeitungssoftware, die in der Verarbeitungseinheit ausgeführt wird. Die Softwarefunktionen umfassen Multi-Fahrspur-Kennzeichenerkennung, 3D-Fahrzeugrekonstruktion, Fahrverlaufs-basierte Verhaltenserkennung (Geschwindigkeitsüberschreitung, Rotlichtüberfahrten) Belichtungsregelung sowie Bildkomprimierung und –verschlüsselung. Alle diese Aufgaben erfolgen in Echtzeit und erlauben die kontinuierliche Erfassung und Analyse von Kamerabildern. Das System erfasst ein Kennzeichen durch eine Serie von Bildern, die der Software-Verarbeitungseinheit zugeführt werden. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird festgestellt, indem die Tiefenwahrnehmung emuliert wird und ein Schätzwert der in einer gewissen Zeit zurück gelegten Strecke analysiert wird. Wird ein Verstoß erkannt, werden die Bilder an die Zentraleinheit weitergeleitet. Diese empfängt die verschlüsselten Bilder und speichert sie in Archiven.

Zertifizierte Messinstrumente

Ein Anwender, üblicherweise in einer Polizeileitstelle, kann die Bilder anschließend zur Nachbearbeitung extrahieren und entschlüsseln. Laut Arrighetti waren die Ziele des T-Exspeed Systems der Markteintritt in den Bereich der Ahndung von Verkehrsdelikten und der Ersatz konventioneller Sensoren durch Machine-Vision-Kameras und Computer-Vision-Technologien: „Der Markt hat Anwendungen in den Bereichen Geschwindigkeit und Rotlicht bereits gut angenommen. Wenn wir diesen Anwendungen noch die Computer-Vision-Technologien hinzufügen, können wir den Funktionsumfang erhöhen und verschiedene Verkehrsanwendungen in einem System zusammenführen. Kameras spielen eine zentrale Rolle in unserer Anwendung, weil sie nicht nur zur Ereignisdokumentation eingesetzt werden, sondern auch für die Fahrzeugerkennung, Identifizierung und Geschwindigkeitsmessung genutzt werden. Auf eine gewisse Art und Weise sind kalibrierte Kameras nicht nur Bildsensoren, sondern zertifizierte Messinstrumente.“

Der Wert der Dienstleistung

Bei der Zusammenarbeit mit Allied Vision lobt Arrighetti die Unterstützung durch deren Ingenieure: „Ich erinnere mich daran, dass eine wichtige technische Verbesserung für eine Testphase mit den Verkehrsbehörden von Singapur erforderlich war. Diese wurde uns direkt am nächsten Tag geliefert. Der Service machte den Unterschied – wir hatten am Anfang jedes Projektes systematische technische Besprechungen mit den Ingenieuren, die uns Details und Testgeräte für die Anwendungen zur Verfügung stellten. Dabei ging es beispielsweise um Echtzeit-Bildverarbeitung, die mechanische Konstruktion oder die Beleuchtung.“

Blick in die Zukunft

Krias T-Exspeed System ist mittlerweile in seiner dritten Generation angekommen. Keine der Generationen hatte bisher eine Prototyp-Phase, sondern man verließ sich ausschließlich auf das Feedback der Kunden, um das Design anzupassen. „Bisher waren wir Pioniere in einem neuen Feld“, so Arrighetti.  „T-Exspeed war für den Einsatz in einer komplett unüberwachten Umgebung gedacht, ein ähnliches System hatte man vorher noch nicht für die herkömmlichen Machine-Vision-Anwendungen, wie Automatisierung oder Robotik, konzipiert.  Daher lag unser Fokus darauf, das Funktionieren, die Zuverlässigkeit sowie die Genauigkeit des Systems zu beweisen. Mittlerweile sind wir kompakter geworden, können mehr Spuren überwachen und bieten mehr Softwarefunktionen an. Die Pionierzeit ist vorbei.  Es ist nun Zeit für die Expansion. Gemeinsam mit Allied Vision werden wir daran arbeiten, die Verarbeitungseinheit zu verkleinern und neue Sensoren einzuführen. Außerdem wollen wir eine Motion-Version des Systems entwickeln, welche die Geschwindigkeit eines weiteren Fahrzeugs erfassen kann.“