TNO-rapport DIS-RPT Samenvatting

Transcriptie

1 Selectie videosystemen detectie voor incident

2 DIS-RPT Samenvatting Doelstelling van de pilot Digitale Video Eindhoven (DVE) is het onderzoeken wat het nut van videocamera s is voor incident management. Videocamera s kunnen een goede bijdrage leveren voor incident detectie en incident verificatie. Met behulp van videocamera s kan incident detectie mogelijk sneller en betrouwbaarder plaatsvinden, terwijl verificatie van incidenten op basis van visuele informatie veel efficiënter kan plaatsvinden. Incident detectie komt neer op het bewaken van de weg tegen afwijkende situaties, die de doorstroming van het verkeer kunnen verminderen. Videocamera s in combinatie met speciale videosystemen kunnen gebruikt worden om incidenten te detecteren. Belangrijke aspecten bij de beoordeling van deze systemen zijn de tijd die nodig is om een incident te detecteren, het percentage correct gedetecteerde incidenten en de frequentie waarmee ten onrechte een bepaald incident wordt gemeld. Zodra een incident melding is ontvangen, moet incident verificatie plaatsvinden. Videocamera s kunnen hierbij bijzonder nuttig zijn, omdat een operator direct beelden van de verkeerssituatie kan ontvangen. Kleurinformatie, uitvergroten en volledige vrijheid in het bewegen van de camera maken deze taken voor een operator beter uitvoerbaar, omdat zo voldoende detail zichtbaar gemaakt kan worden, ook van locaties die buiten het standaard blikveld vallen. Incident detectie systemen echter kunnen alleen functioneren als de voertuigen worden waargenomen tegen een vaste achtergrond. Een oplossing met twee soorten camera s, incident detectie camera s en observatie camera s, verdient de voorkeur boven het gebruik van één camera voor beide doeleinden. Het compromis tussen beide eisen creëert ongewenste samenhang tussen camera besturing en incident detectie en kan de incident detectie negatief beïnvloeden. Bij de bevestiging van de camera s langs de weg spelen een aantal tegenstrijdige factoren een rol. Technisch is het beter de camera hoog en bijvoorkeur boven de rijbaan te bevestigen. Daarnaast is er vanuit de gebruiker de wens om het zichtveld van de ene camera aan te laten sluiten bij het zichtveld van de volgende camera, zodat geen onbewaakte zones overblijven. Daarnaast wordt rekening houdend met grootschalige invoering van dergelijke technieken de voorkeur gegeven aan het gebruik van bestaande infrastructuur boven het plaatsen van speciale videomasten. Er wordt vanuit gegaan dat op de locaties waar videocamera s voor incident management worden geïnstalleerd al minimaal andere maatregelen zijn genomen zodat portalen en lichtmasten aanwezig zijn. Lichtmasten bieden veel plaatsingsmogelijkheden, maar kunnen bij de vereiste bevestigingshoogte snel leiden tot een instabiel beeld. Met een opbouw op portalen is de gewenste hoogte ook te bereiken, maar dit geeft minder mogelijkheden om de camera s te positioneren. Praktijk proeven moeten aantonen in hoeverre lichtmasten geschikt zijn. Zijn deze onbruikbaar, dan resteert slechts het alternatief: het gebruik van portalen, bij grote afstanden tussen de portalen eventueel aangevuld met te plaatsen videomasten.

3 DIS-RPT Uit een inventarisatie van op de Nederlandse markt beschikbare video systemen blijkt dat er drie systemen geschikt zijn voor incident detectie: AutoScope, VideoTrack en Ccats. Een gedetailleerdcr onderzoek van deze drie systemen leidt tot de volgende observaties: AutoScope en Ccats zijn het langst op de markt zijn. Functioneel ontlopen de systemen elkaar niet veel. Allen zijn na configuratie in staat op basis van één of meerdere camerasignalen incidenten te detecteren en deze via een seriële uitgang te melden. Objectieve evaluatie resultaten zijn matig beschikbaar en concentreren zich met name op de performance van voertuig tellingen en snelheidsmetingen. De uitkomsten van deze studies variëren sterk vanwege verschil in bevestigingshoogte, weersomstandigheden, rijrichting van het verkeer en instellingen van de systemen. Met alle drie de systemen zijn redelijk nauwkeurige tellingen bereikt (afwijking c 3%), terwijl snelheidsmetingen doorgaans een afwijking van 10% laten zien. Van het Videotrak systeem zijn geen evaluaties met nauwkeurige snelheidsmetingen bekend. De performance van incident detectie van het AutoScope en Ccats systeem verschilt ook sterk, afhankelijk van het soort te detecteren incident en de al eerder genoemde omstandigheden. De detectie ratio ligt rond de 80%. terwijl zowel studies met geen valse meldingen als studies met verscheidene valse meldingen voorkomen. De meldingstijd van de incidenten bedraagt circa 30 seconden en hangt met name af van de geselecteerde periode om metingen te middelen of de zekerheid van de detectie te vergroten. De prijsvergelijking is gemaakt voor een systeem dat zowel stilstaand als langzaam rijdend verkeer kan detecteren. De vaste kosten en kosten per te verwerken camerasignaal staan in de onderstaande tabel. Tabel 1 Vaste en variable kosten voor de verwerking per camerabeeld in guldens. Kosten voor de camera, installatie, etc. zijn niet inbegrepen. Het VideoTrak systeem is dus per camera het voordeligst, gevolgd door het AutoScope en het Ccats systeem. De vaste (eenmalige) kosten zijn bij het AutoScope systeem echter aanzienlijk hoger. Dit zijn kosten voor de configuratie software. Op basis van de bovenstaande gegevens worden aangaande de videosystemen volgende conclusies getrokken: de

4 DIS-RPT l Evaluatie van het VideoTrak systeem is met name een technische evaluatie om de performance van het systeem te leren kennen. Vanwege de kans op valse meldingen is het niet aan te bevelen de uitvoer van dit systeem direct te koppelen aan de verkeerscentrale. l Het aantal valse meldingen van het AutoScope en Ccats systeem zijn vanwege eerder uitgevoerde evaluaties beter bekend. Hierdoor zijn de risico s van het koppelen van deze systemen aan de verkeerscentrale kleiner. Voor het evalueren van de effecten van incident detectie op de totale incident management keten is een dergelijke koppeling essentieel.

5 DIS-RPT Inhoudsopgave 1. Inleiding Gebruikers eisen Detectie Verificatie Infrastructuur Camera plaatsing Transmissie Integratie met verkeerscentrale Systeem opzet Incident detectie en verificatie Camerabevestiging Communicatie... I I 3.4 Integratie in verkeerscentrale Beheer en onderhoud Inventarisatie AutoScope Achtergrond Systeem beschrijving Evaluaties Prijs Conclusies VideoTrak Achtergrond Systeem beschrijving Evaluaties Prijs Conclusies Ccats 7.1 Achtergrond Systeem beschrijving Evaluaties Prijs Conclusies Conclusies en aanbevelingen Referenties Bijlage A Schets pilot inrichting

6 DIS-RPT Inleiding De pilot digitale video Eindhoven (DVE) heeft tot doel na te gaan welke bijdragen de inzet van videocamera s kan leveren voor incident management. Twee aspecten van incident management die hierbij een rol spelen zijn incident detectie en incident verificatie. Een belangrijke parameter voor incident detectie is de meldingstijd. In Nederland is de meldingstijd van incidenten vrij kort, omdat het grootste deel van de incidenten binnen korte tijd via de autotelefoon gemeld wordt [ 11. Incident detectie op basis van videocamera s kan mogelijk deze meldingstijd nog verbeteren. Daarnaast is een dergelijke aanpak interessant, omdat het detectie proces hiermee minder afhankelijk wordt van de vrijwillige medewerking van verkeersdeelnemers en omdat het een alternatief biedt voor detectie met inductielussen. Mogelijk is de performance van automatische incident detectie met videocamera s beter dan de performance met inductielussen. De inductielussen geven namelijk slechts informatie van CCn punt, terwijl met camera s een sectie van de weg volledig in beeld is. Zodra een incident gedetecteerd is, treedt het incident verificatie proces in werking. Hierbij moet vastgesteld worden of het gemelde incident nieuw is of al bekend was. Bij nieuwe incidenten moet vervolgens vastgesteld worden welke wijze van ingrijpen vereist is. Videocamera s kunnen bij dit proces een belangrijke rol spelen, omdat direct visuele informatie van de weg in de verkeerscentrale beschikbaar komt. De opbouw van dit rapport is als volgt. Eerst wordt aangegeven wat voor de beide toepassingen de gebruikerseisen zijn (Hoofdstuk 2). Een basis systeem architectuur om incident detectie en verificatie te realiseren rekening houdend met de bestaande infrastructuur staat beschreven in hoofdstuk 3. Daarna wordt het aspect incident detectie nader onderzocht (Hoofdstuk 4-7). In hoofdstuk 4 wordt beschreven welke videosystemen voor automatische incident detectie in Nederland beschikbaar zijn. Van deze systemen zijn er in overleg met het pilotteam DVE drie in meer detail onderzocht op hun geschiktheid. (Hoofdstuk 5-7). De conclusies en aanbevelingen over de integratie en evaluatie zullen in hoofdstuk 8 worden gepresenteerd. Het projectteam DVE kan op basis van deze gegevens een gefundeerde beslissing nemen welke systemen in de pilot in te zetten en hoe deze integratie het beste kan verlopen. Een suggestie voor een mogelijke pilot inrichting wordt beschreven in bijlage A. Verwijzingen naar andere rapporten en een overzicht van de geraadpleegde bronnen staan in hoofdstuk 9.

7 DIS-RPT Gebruikers eisen Video speelt in twee schakels van de incident management keten een rol, bij incident detectie en bij incident verificatie. Omdat de eisen die vanuit deze fasen aan videosystemen gesteld worden sterk verschillen, worden de fasen gescheiden behandeld. De eisen komen voort uit overleg van het projectteam met politiediensten en verkeersoperators. Naast de functionele eisen gelden er ook nog eisen ten aanzien van de integratie in de infrastructuur. 2.1 Detectie De eisen ten aanzien van incident detectie systemen moeten geformuleerd worden in termen van hun uitvoer. Voor een incident detectie systeem geldt dat het zo goed en snel mogelijk alle optredende incidenten moet detecteren en daarbij zo min mogelijk valse alarmen mag genereren. Daarbij moet de bewaking op alle aanwezige rijstroken (2 of 3) en de vluchtstrook plaatsvinden. Vanwege de kosten moeten zo min mogelijk camera s gebruikt worden om een gebied volledig te bewaken. Drie aspecten spelen dus een rol: l de detectie ratio: de kans dat een optredend incident gedetecteerd wordt. l de vals alarm ratio: de kans dat ten onrechte een alarm gegenereerd wordt. l de meldingstijd: de tijd tussen het moment van optreden van het incident en het moment dat het alarm gemeld is. Binnen de pilot wordt de volgende definitie voor een incident gehanteerd [2]: Iedere onvenvachte gebeurtenis die de capaciteit van de weg kan beìttvioeden Deze definitie is niet direct werkbaar voor een incident detectie systeem; een vertaling naar concrete gebeurtenissen is daarvoor noodzakelijk. De volgende gebeurtenissen zijn van belang: l ongevallen l personen op/langs de weg l afgevallen lading. stilstaande voertuigen op de rijstrook l stilstaande voertuigen op de vluchtstrook of in de berm l langzaam rijdend voertuig Geen incident, maar wel relevant voor detectie is het optreden van congestie. Als congestie optreedt kan dat duiden op een incident stroomafwaarts. Detectie van congestie kan daarmee leiden tot een groter gebied waarin de incidenten detecteerbaar zijn. Werk in uitvoering is geen incident, omdat dit geen onverwachte gebeurtenis is. Een incident detectie systeem zal echter niet beschikken over de informatie waar en wanneer wegwerkzaamheden gepland zijn. Daarom zal bij wegwerkzaamheden wel een incident gedetecteerd worden. In de verkeerscentrale kunnen dan de

8 DIS-RPT-97CQ74 9 maatregelen genomen worden om dergelrjke incidenten periode te onderdrukken. gedurende een bepaalde Het is moeilijk om harde grenzen aan te geven wat de minimale performance in detectie moet zijn, aangezien deze sterk varieert tussen de diverse soorten incidenten en bovendien afhankelijk is van licht-, weer- en verkeersomstandigheden. Wel is duidelijk dat de bruikbaarheid van een automatisch detectiesysteem lager is wanneer de detectie ratio afneemt. Evenzo is een systeem met een hoge vals alarm ratio onbruikbaar omdat hierdoor het vertrouwen van de verkeersoperators in het systeem afneemt. Uiteindelijk kan dit leiden tot een volledig negeren van de alarmmeldingen [3]. Aangezien in de pilot de verkeersoperators met de uitvoer van het systeem moeten werken is het belangrijk dat de kans op vals alarm meldingen klein is. Gemiste incidenten zijn tijdens de pilot minder erg, omdat die via de huidige kanalen gemeld kunnen worden. De pilot zal moeten aangeven welke vals alarm frequentie als hinderlijk wordt ervaren. Momenteel vindt melding van de incidenten na circa 30 seconden plaats via de autotelefoon. De meldingstijden van automatische incident detectie moet dus korter zijn dan 30 seconden. 2.2 Verificatie Ten aanzien van de verificatie gelden de volgende eisen: l Na detectie van een incident moet automatisch het beeld van de betreffende camera getoond worden op het scherm van de operator. l De getoonde beelden moeten kleurenbeelden zijn. Met name tijdens de ondersteuning van het incident management is kleurinformatie essentieel. Resolutie en beeldfrequentie moeten zodanig zijn dat beweging in een reeks van beelden vloeiend overkomt. Dit houdt in dat minimaal VCR-kwaliteit vereist is. l Het moet mogelijk zijn om de oriëntatie van de camera en de zoomfactor op afstand te kunnen wijzigen. Hiermee wordt het effectieve zichtveld van een camera groter en kan meer detail worden waargenomen. De camera moet in iedere richting kunnen kijken. Als een operator de camera tijdelijk draait of inzoomt, hoeft geen incident detectie plaats te vinden. Na afloop van het gebruik moet de camera automatisch in een vaste positie terugkeren. 2.3 Infrastructuur Binnen de pilot DVE wil men op de randweg Eindhoven een aantal camera s plaatsen, zodat met name incident gevoelige locaties worden bestreken. Voor het verkeersmanagement van de regio Eindhoven wordt te Geldrop een nieuwe verkeerscentrale gerealiseerd. De pilot zal gebruik maken van deze centrale. Met betrekking tot de infrastructuur zijn drie onderwerpen van belang, nl. waar de camera s te bevestigen, hoe de beelden te verzenden en hoe de incident detectie te integreren in de verkeerscentrale.

9 DIS-APT Camera plaatsing Uitgangspunt bij de bevestiging van de camera s is, dat de gekozen oplossing in principe ook landelijk in te voeren moet zijn. De locaties waar het zinvol is om automatische incident detectie toe te passen, hebben veelal een hoge incident frequentie. In de praktijk zullen daarom al maatregelen getroffen zijn om de veiligheid van deze locaties te verbeteren, zoals het aanleggen van verlichting en signalering. Binnen de pilot DVE wordt dan ook aangenomen dat waar incident detectie wordt toegepast, portalen en lichtmasten voorhanden zullen zijn. Benutting van deze infrastructuur voor het plaatsen van de camera s heeft de voorkeur boven het plaatsen van speciale videomasten. De plaatsing van de camera s moet bijvoorkeur zodanig zijn dat de geselecteerde wegvakken volledig in beeld zijn. In de praktijk zal het wel of niet volledig zicht hebben een afweging zijn tussen het aantal te installeren camera s en de locatie van de beschikbare infrastructuur. In ieder geval moet voor incident verificatie het volledige wegvak met behulp van de camera besturing in beeld gebracht kunnen worden Transmissie Binnen de pilot DVE zal verwerking van de videobeelden in de verkeerscentrale plaatsvinden. Reden voor deze keuze is dat tijdens de pilot flexibiliteit vereist is. Deze flexibiliteit wordt alleen bereikt bij goede toegankelijkheid van de apparatuur. Alle beelden voor verwerking en voor observatie moeten dus vanaf de camera s naar de verkeerscentrale worden verzonden. Deze transmissie moet plaatsvinden via het VICnet. Bij grootschalige implementatie moet de afweging tussen de voordelen van toegankelijkheid en de nadelen van de beeldtransmissie opnieuw worden gemaakt, en mogelijk verdient een decentraal systeem met verwerking van de videobeelden in wegkantsystemen dan de voorkeur boven een centraal systeem Integratie met verkeerscentrale De inrichting van de verkeerscentrale wordt bepaald door de directie Noord- Brabant en is al grotendeels bekend. De inrichting zal gebaseerd zijn op recent geïnstalleerde verkeerscentrales zoals de verkeerscentrale WijVelS. Daar vormt het SattLine systeem de kern van het controle systeem. Bovendien zijn monitoren voor het tonen van videobeelden en bedieningsapparatuur voor de besturing van camera s aanwezig. De incident detectie en verificatie mogen geen extra bedieningsapparatuur in de verkeerscentrale vereisen, maar moeten met het SattLine systeem geïntegreerd worden.

10 DIS-RPT Systeem opzet 3.1 Incident detectie en verificatie Hoewel incident detectie en verificatie beide gebruik maken van een camera, zijn deze taken in principe sterk verschillend. Incident detectie vereist een vaste camera stand, terwijl incident verificatie juist een vrij beweegbare camera wenst. Bij incident verificatie is transmissie van de videobeelden naar de verkeerscentrale essentieel, maar incident detectie kan ook lokaal langs de kant van de weg plaatsvinden. Wel bestaat er tussen deze twee taken een afhankelijkheid, namelijk dat de detectie van een incident moet kunnen leiden tot activering van incident verificatie. Idealiter zouden incident detectie en verificatie gebruik moeten maken van dezelfde camera. De eisen ten aanzien van bestuurbaarheid en vaste camera stand zijn echter regelrecht met elkaar in tegenspraak. Een mogelijke oplossing is de incident detectie uit te schakelen wanneer de camera uit de vastgestelde positie wordt gehaald. Dit kan bereikt worden door de uitvoer van het systeem te negeren als het camerabeeld niet verwerkt hoeft te worden. Echter de verwerking van totaal andere beelden dan het normale zichtveld kan ingrijpende gevolgen hebben, die nog doorwerken als de camera weer in de ruststand is teruggebracht. Daarnaast kan men het videosignaal naar de incident detectie systemen tijdelijk onderbreken. Echter ook dit kan ongewenste effecten met zich mee brengen en leidt tot ongewenste afhankelijkheden in het systeem. De beste oplossing is daarom gebruik te maken van twee soorten camera s, namelijk incident detectie camera s met een vaste oriëntatie en observatie camera s die vrij bestuurbaar zijn. De kosten van een extra camera zijn vrij gering (circa f 2000,-) in vergelijking met een volledige pan/tilt en zoom unit (circa f lo.ooo,-). Voor de pilot betekent dit dat extra videosignalen naar de verkeerscentrale verzonden moeten worden. De gevolgen van de extra te verzenden signalen zullen in de praktijk gering zijn, omdat de videosignalen van de vaste camera s lokaal verwerkt kunnen worden. De eisen aan een pan/tilt en zoom unit zijn bij in deze laatste situatie minder zwaar dan bij een gecombineerde camera voor observatie en detectie. 3.2 Camerabevestiging Bij de gebruikerseisen is gesteld dat de gekozen oplossing in principe landelijk ingevoerd moet kunnen worden. Als gevolg daarvan valt het plaatsen van speciale videomasten voor iedere te bevestigen camera af. Aangenomen wordt dat op incident gevoelige lokaties minimaal verlichting of signalering aanwezig is om de veiligheid te vergroten voordat men tot incident detectie door middel van video overgaat. Voor de bevestiging resteren dus bevestiging op portalen of in lichtmasten.

11 DIS-RPT De wijze van camera bevestiging is direct gerelateerd aan de meetnauwkeurigheid en de omvang van het zichtveld. Voor het meten van snelheid moet in principe zo steil mogelijk omlaag gekeken worden. Snelheidsmetingen zullen dus altijd dichtbij de camera plaatsvinden. Voor stilstand detectie geldt deze restrictie niet. De bepalende factor bij stilstand detectie is of het zicht niet ontnomen wordt door vrachtwagens tussen het voertuig en de camera. Hoe hoger de camera wordt opgehangen, des te groter is het gebied waarin voertuigen zichtbaar zijn. De grenzen aan het detectie gebied worden gevormd door de minimaal benodigde resolutie voor detectie in combinatie met de effecten van camera trillingen. Uitgaande van een minimale resolutie van 20 cm per pixel op de grootste afstand, blijkt dat het zichtveld maximaal 200 tot 250 meter bedraagt. De openingshoek van de camera is hierbij 30 graden. Bij deze configuratie is de weg recht onder de camera niet zichtbaar, maar is de hoek van de camera tot het begin van het zichtveld circa 55 tot 60 graden. De hoogte van de camera bepaalt de mate van occlusie, Een bevestigingshoogte van 10 meter is hierbij minimaal om de occlusie op 200 tot 250 meter nog enigszins binnen de perken te houden. De bovenzijde van de portalen bevinden zich doorgaans op circa 7 meter boven het wegdek. Bij bevestiging van de camera op een portaal zal dus nog in een extra steun voorzien moeten worden om de gewenste hoogte te bereiken. Dergelijke constructies zijn ook al elders in Nederland toegepast. De geschiktheid van de lichtmasten in Nederland voor het ophangen van camera s is dubieus, omdat deze vrij flexibel ontworpen zijn (4%-6% uitslag aan de top) en geen rekening is gehouden met de extra windbelasting van een camera. Een experiment om de gevolgen voor de praktijk te onderzoeken is aan te bevelen. Welke oplossing ook gekozen wordt, er zal altijd enige beweging van de camera plaatsvinden. Alle videosystemen moeten daarom ook in staat zijn te werken ondanks enige camera beweging. 3.3 Communicatie In het kader van de pilot is er voor gekozen de verwerking van de videobeelden in de verkeerscentrale te laten plaatsvinden. Communicatie van de videosignalen van de camera s naar de verkeerscentrale is daarom vereist. Voor datacommunicatie langs de Nederlandse wegen is de afgelopen jaren de VICnet architectuur ontwikkeld[l2,13]. Voor een langdurige integratie van de incident detectie en verificatie met de infrastructuur is daarom conformeren aan deze architectuur vereist. De communicatie van videosignalen stelt hoge eisen aan de capaciteit van het netwerk. Deze eisen zijn dermate hoog, dat de technieken om dit te realiseren nog steeds in ontwikkeling zijn. Omdat een dergelijk geavanceerd netwerk zeer kostbaar is, biedt de huidige architectuur van VICnet de mogelijkheid de transmissie van videobeelden te scheiden van de transmissie van overige data. Videobeelden mogen daarbij analoog worden verzonden, terwijl de overige data digitaal wordt verzonden. Apparatuur is beschikbaar waarmee tot 50 analoge videosignalen via één glasvezel verzonden kunnen worden.

12 DIS-RPT Voor het verzenden van meerdere videosignalen over langere afstanden is het gebruik van glasvezel de beste oplossing, omdat dit medium een grote datacapaciteit heeft, terwijl de overbrugbare afstand zonder tussenversterking zeer groot is (5 km voor multi-mode, 80 km voor single-mode). 3.4 Integratie in verkeerscentrale Videosignaal Incidcnl detcclle sysrccm alarm SarlLmc L Systeem camer selectie r---ln 7 ;mcx H I Figuur 1 Integratie incident detectie systeem in verkeerscentrale De verkeersoperators in de verkeerscentrale zullen werken met het SattLine systeem. Dit systeem biedt de mogelijkheid om een selectie van videosignalen te tonen op een beperkt aantal monitoren. Daarnaast bestaat de mogelijkheid om pan/tilt en in-/uitzoom opdrachten aan de camera te geven. Vanuit de tunnelbewaking zijn er ook koppelingen gerealiseerd met SOS of SDS systemen. Zodra er een alarmmelding van deze systemen komt, wordt automatisch het beeld van de betreffende camera getoond. Een dergelijke functionaliteit is ook bij incident detectie door middel van video gewenst. Figuur 1 geeft een schets van de integratie van incident detectie systemen in de verkeerscentrale. De videobeelden worden via VICnet naar de verkeerscentrale verzonden. De beelden van observatie camera s gaan direct naar de videomatrix van het SattLine systeem. De beelden van de vaste camera s gaan naar het incident detectie systeem. Als een incident gedetecteerd is geeft dit systeem een alarm aan het SattLine systeem, zodat de juiste observatie camera ingeschakeld wordt. Het SattLine ondersteunt momenteel een seriële koppeling of een koppeling via optisch gescheiden contacten. Alle onderzochte incident detectie systemen geven hun uitvoer via een seriële uitgang. Het Ccats systeem biedt daarnaast nog de mogelijkheid van de optisch gescheiden contacten. Koppeling van deze systemen aan het SattLine systeem is dus goed te realiseren. Wel dient afstemming plaats te vinden hoe het formaat van de boodschappen van de seriele communicatie is.

13 DIS-RPT Beheer en onderhoud Beheer en onderhoud van de apparatuur splitst zich in beheer van dc camera s en beheer van de incident detectie apparatuur. De incident detectie apparatuur vereist in principe geen onderhoud. Tijdens de pilot is toegankelijkheid van de apparatuur wel aanbevolen om aanpassingen te kunnen verrichten of om de status van de apparatuur te controleren. Beheer van de camera s kan vergemakkelijkt worden als de instellingen van de camera op afstand wijzigbaar zijn. Voor dit doel zijn er camera s met een seriële interface beschikbaar. Op deze wijze kan op afstand de camera worden geregeld, zonder dat arbeidsintensieve aanpassingen langs de weg nodig zijn. Onderhoud van camera s kan door het kiezen van een goede afschermende behuizing beperkt blijven tot het twee maal per jaar schoonmaken van het kijkvenster.

14 DIS-RPT Inventarisatie Uit een uitgebreide scan van vakbladen voor verkeerstechnologie en het zoeken op intemet blijkt dat de in Tabel 2 vermelde systemen commercieel verkrijgbaar zijn. Tabel 2 Overzicht van commercitile videosystemen Fabrikant Image sensing systems (USA) Traficon (B) PEEK (USA) Eliop Trafico (E) Produkt AutoScope 2004 CCATS, CCIDS VideoTrak-900 EVA, EVADAI Leveranciers TEC traffic systems Co-Hartog Peek Geen informatie Deze bedrijven zijn benaderd voor het verstrekken van nadere informatie over hun produkt. Vanuit Eliop Trafico is er echter niet gereageerd op dit verzoek. De overige drie produkten zijn eerst vluchtig beoordeeld op hun mogelijkheden. De resultaten hiervan staan in Tabel 3. Tabel 3 Mogelijkheden van incident detectie systemen Systeem Incidcn t Kleur Pan/Tilt Zoom Beeld detectie uitvoer VidcoTrak Au toscope CCATS/CCIDS Alle drie de systemen ondersteunen dus incident detectie en kunnen overweg met videosignalen die kleur bevatten (PAL-signaal). Alle systemen verwachten een min of meer stabiele achtergrond. Incident detectie is dus niet mogelijk tijdens camerabeweging.

15 DIS-RPT Au toscope 5.1 Achtergrond De ontwikkeling van het AutoScope systeem is gestart in 1984 op de universiteit van Minnesota. Hierna is het systeem vercommercialiseerd door Image Sensing Systems (ISS). De eerste AutoScope- systemen waren in 1990 leverbaar. De meest recente versie van de AutoScope is het 2004-model. In 1996 waren 294 systemen wereldwijd geïnstalleerd, in Van oorsprong was het toepassingsgebied van de AutoScope een alternatieve sensor voor het aansturen van verkeersregelingen op kruispunten. Het toepassingsgebied is inmiddels verbreed, zodat het systeem ook op snelwegen kan worden toegepast. Echter de oorsprong is nog steeds in een aantal kenmerken zichtbaar. De minimale configuratie van de AutoScope is bijvoorbeeld in staat om de signalen van vier camera s te verwerken. Daarnaast bevat de AutoScope een uitgang waar een verkeersregelingsinstallatie op aangesloten kan worden. 5.2 Systeem beschrijving Het AutoScope- systeem kan de signalen uit vier videocamera s verwerken. De gebruiker moet eerst ieder camera beeld kalibreren. Deze kalibratie legt de relatie tussen camera beeld en posities op de weg vast. Zonder kalibratie is het niet mogelijk nauwkeurig snelheden te meten. De gebruiker kan voor ieder beeld specificeren welke verwerking moet plaatsvinden. Dit komt neer op het markeren van een bepaald gebied in het beeld en hier een detector functie aan koppelen. Het systeem stelt verschillende detector functies beschikbaar, zoals detectors voor het tellen van het aantal voertuigen, het meten van de snelheid of het detecteren van stilstaand verkeer. Een detector kan ook een bewakingsfunctie bevatten, zodat een melding wordt gegeven wanneer de gemiddelde snelheid onder een bepaalde grens komt. Alle configuratie gegevens worden in de AutoScope opgeslagen, waarna deze zelfstandig de verwerking uitvoert. Voor optimale voertuig detectie wordt aanbevolen de camera op minimaal 10 meter boven het wegdek te bevestigen, terwijl de lengte van het detectie gebied niet groter mag zijn dan tien maal de bevestigingshoogte van de camera. Het systeem is in staat om te werken met geringe camera bewegingen. Beeld stabilisatie detectors zijn beschikbaar om voor camera bewegingen te corrigeren. Zolang de verschuiving van het beeld kleiner is dan 3% van het totale beeld is correctie mogelijk.

16 DIS-RPT De resultaten van de verwerking komen op twee manieren beschikbaar. De eerste mogelijkheid is een speciale uitgang voor koppeling aan een verkeersregelingsinstallatie. De uitvoer van 32 detectors kan via een 37-pins connector beschikbaar gesteld worden. Signaal niveaus van deze uitgang zijn overeenkomstige de Amerikaanse NEMA TS I standaard. De tweede mogelijkheid is via een seriële verbinding (RS232 of RS422). Beide methoden kunnen gebruikt worden om het AutoScope systeem te koppelen aan de verkeerscentrale. Via de seriële verbinding is het ook mogelijk een enkel camerabeeld op te vragen. Deze beeld communicatie mogelijkheid is nuttig voor het configureren van het systeem. Voor incident verificatie is de snelheid van beeld transmissie te gering. In aanvulling op het AutoScope systeem is er programmatuur ontwikkeld waarmee op een centrale server incidenten gedetecteerd kunnen worden. Deze programmatuur vereist een Windows 95 of Windows NT operating systeem en maakt het mogelijk eenvoudig met verschillende AutoScope systemen te communiceren. 5.3 Evaluaties Diverse evaluaties met het AutoScope systeem zijn inmiddels uitgevoerd, waarvan een aantal vanuit Rijkswaterstaat [4,5,6]. Daarnaast zijn er wereldwijd diverse evaluatie programma s uitgevoerd, zoals in Minneapolis[7], Zweden[8], Zwitserland[9] en New York[ 101. Een deel van deze evaluaties richt zich op het waarnemen van de basis verkeersparameters, anderen op incident detectie. Tabel 4 Evaluatie resultaten AutoScope- Evaluatie Tijd Volume Snelheid Detectie ratio Vals alarm ratio Nederland % +/- 8.8 kmfh Minneapolis % +9.4% Zweden % OK File & Stilstand detectie Zwitserland % +/- 9 km/h 92%, 25% 0. verschillende New York % 0% Tabel 4 laat zien dat de betrouwbaarheid van de detectie sterk varieert tussen de verschillende rapportages. Er kan een verschil zijn in de betrokkenheid van de fabrikant bij de testen. Bij minder betrokkenheid kan een slecht gekalibreerd systeem matige resultaten tot gevolg hebben. Evaluatie resultaten verstrekt door Traficon 2 Evaluatie resultaten beschreven door ontwikkelaars AutoScope

17 DIS-RPT Prijs Basis voor de prijsvergelijking van de verschillende incident detectie systcmcn zijn de variabele kosten per camerabeeld en de vaste kosten voor de configuratie. Minimaal vereiste functionaliteit is detectie van stilstaande voertuigen en detectie van langzaam rijdend verkeer. Kosten voor camera s en bekabeling worden hierbij niet meegenomen. De adviesprijs van een AutoScope systeem is momenteel f ,-. Omdat met dit systeem vier camera s verwerkt kunnen worden zijn de variabele kosten voor één camera beeld f I2.250,-. Voor de configuratie van de systemen is supervisor software noodzakelijk. Deze software kost f , Conclusies Conclusie uit het bovenstaande is dat het AutoScope systeem met name op de Amerikaanse markt steeds meer geaccepteerd wordt. Behalve de video verwerkingsapparatuur zijn er diverse producten om de integratie in een centrale te ondersteunen. De performance van automatische incident detectie is nog niet optimaal.

18 DIS-RPT VideoTra k 6.1 Achtergrond Het VideoTrak-900 systeem is in de jaren 90 ontwikkeld door het David Sarnoff Research Center. Het systeem is gebaseerd op moderne technologie zoals een speciale chip voor piramidale beeldverwerking en het volgen van voertuigen in opeenvolgende beelden. Omdat het systeem relatief jong is, zijn er nog weinig systemen geïnstalleerd. In februari 1997 waren er 40 geïnstalleerde systemen. 6.2 Systeem beschrijving Het VideoTrak-900 systeem is gebaseerd op een 3U VME architectuur. Systemen kunnen vier of acht camera signalen verwerken. De uitvoer van het systeem wordt via een RS-232 of RS-485 uitgang verzonden. Voor een correcte werking van het systeem is configuratie vereist. Een configuratie programma onder Windows helpt de gebruiker bij de kalibratie en het aangeven van de detectors. Per detector worden de basis verkeersparameters (volume, snelheid, bezettingsgraad, dichtheid, volgtijd en lengte) berekend. Deze gegevens worden gemiddeld over perioden van 1.5, 10, of 60 minuten. Naast de statistische metingen zijn ook directe metingen per passerend voertuig mogelijk. In aanvulling op de statistische metingen kunnen 32 gebieden aangegeven worden waar automatische incident detectie plaatsvindt. Bewaking voor de volgende incidenten wordt ondersteund: aanwezigheid langer dan n seconden, voertuig snelheid groter of kleiner dan aangegeven drempel, spookrijders of file lengte groter dan aangegeven drempel. Voor installatie van een VideoTrak-900 wordt een locatie inspectie door een vertegenwoordiger vereist. In de specificaties zijn geen eisen ten aanzien van de camera bevestiging opgenomen. Camera beweging wordt gedeeltelijk ondervangen door beeld stabilisatie. Dit houdt in dat een schatting van de verschuiving van het beeld gemaakt wordt en vervolgens een correctie plaatsvindt. Tabel 5 Evaluatie resultaten VideoTrak-900 Evaluatie Tijd Volume Snelheid Detectie ratio Vals alarm ratio Minneapolis % Zweden % te laag File detectie 6.3 Evaluaties Er zijn nog zeer weinig evaluaties met het VideoTrack- systeem uitgevoerd. De enige bekende evaluaties zijn in Minnesota en Zweden uitgevoerd. De resultaten staan vermeld in Tabel 5. Evaluatie resultaten verstrekt door Traficon

19 DIS-RPT Uit deze evaluaties volgt dat het VideoTrak-900 systeem in 1996 nog veel problemen had met het meten van snelheid. Qua incident detectie werd alleen filedetectie ondersteund, maar er zijn nog geen quantitatieve gegevens bekend. 6.4 Prijs Basis voor de prijsvergelijking van de verschillende incident detectie systemen zijn de variabele kosten per camerabeeld en de vaste kosten voor de configuratie. Minimaal vereiste functionaliteit is detectie van stilstaande voertuigen en detectie van langzaam rijdend verkeer. Kosten voor camera s en bekabeling worden hierbij niet meegenomen. De adviesprijs van een VideoTrak-900 systeem is momenteel f ,-. Omdat met dit systeem vier camera s verwerkt kunnen worden zijn de variabele kosten voor écn camera beeld f 8.250, Conclusies Het VideoTrak-900 systeem is op moderne technische principes gebaseerd. Echter vanwege de korte tijd op de markt is nog weinig ervaring met dit systeem opgedaan. Eerste evaluaties laten zien dat de functionaliteit nog niet volledig is ontwikkeld: geen of onnauwkeurige snelheidsmetingen, alleen stilstand detectie.

20 DIS-RPT Ccats 7.1 Achtergrond De ontwikkeling van de Ccats video processors dateert van Vanaf 1992 levert Traficon (België) een commercieel product. In tegenstelling tot het AutoScope systeem is het Ccats systeem in eerste instantie ontwikkeld voor snelweg toepassingen. De bedrijfsstrategie is dat kleine modulen met een bepaalde basis functie, die het signaal van éen camera kunnen analyseren de voorkeur verdienen boven een systeem dat meerdere functies biedt en meerdere camera beelden tegelijk verwerkt. Dit zou leiden tot een flexibeler en goedkoper systeem. Negen verschillende modulen zijn leverbaar. De hardware van deze modulen is nagenoeg identiek, verschil in programmatuur maakt het een ander product. In het kader van de incident detectie zijn twee modulen van belang: de (rafjìc speed monitor (VIP22) en outdoor sropped vehicle derector (VIP4 I ). 7.2 Systeem beschrijving Iedere Ccats module heeft de afmetingen van een Eurocard. Een module heeft een enkel videosignaal als invoer. Via een seriële verbinding (RS232, RS485) kan het systeem geconfigureerd worden. Deze configuratie is zeer eenvoudig en kan met een beperkt toetsenbord worden uitgevoerd. De uitvoer van het systeem kan zowel via acht optisch geïsoleerde collector uitgangen als via een seriële uitgang plaatsvinden. De VIP22 meet uit het videobeeld de gemiddelde voertuig snelheid en de bezettingsgraad. De gebruiker kan vier drempels aangeven, één voor de bezettingsgraad en drie voor de snelheid. Als de drempel voor de bezettingsgraad is overschreden leidt een gemiddelde snelheid onder één van de snelheidsdrempels tot een alarm van een bepaald niveau. Drie verschillende alarm niveaus zijn mogelijk. De VIP4 1 onderzoekt of er in aangegeven zones van het beeld stilstaande voertuigen voorkomen. In het totaal kunnen vier zones worden gespecificeerd. Wanneer de stilstand langer duurt dan een gespecificeerde drempel, wordt een alarm van het betreffende gebied geïnitieerd. De fabrikant beveelt voor de VIP22 aan om de camera s twee tot drie maal zo hoog op te hangen als de afstand tot het detectie gebied. Voor de VIP4 I wordt ook hoge installatie aanbevolen, met de restrictie dat de detectie zone niet langer mag zijn dan twintig maal de hoogte van bevestiging. Daarnaast heeft installatie van de camera boven de rijstroken de voorkeur.

21 DIS-RPT Evaluaties De Ccats producten zijn relatief lang op de markt. Als gevolg daarvan is het systeem ook op een aanzienlijk aantal locaties geëvalueerd. In 1994 is het Ccats systeem ook door RWS-AVV geëvalueerd[ I 11. De resultaten voor voertuig tellingen staan in Tabel 5 vermeldt. De resultaten voor incident detectie waren matig. Achteraf heeft de fabrikant aangegeven dat de geteste versie alleen voor incident detectie in tunnels geschikt is. Tabel 6 Evaluatie resultaten Ccats Evaluatie Tijd Volume Snelheid Detectie ratio Vals alarm ratio Nederland % +/- 9.7 km/h België % (tunnel) 3% Duitsland % Zweden % -10% File & Stilstand detectie Zwitserland % +/- 2.8 krn/h 100%. 42% 0 Tabel 6 geeft een overzicht van relevante evaluatie resultaten. Over het algemeen blijkt dat de detectie ratio behoorlijk is, terwijl de vals alarm ratio laag is. Een kanttekening hierbij is wel dat de gegevens van deze evaluaties door de fabrikant zelf zijn verstrekt. 7.4 Prijs Basis voor de prijsvergelijking van de verschillende incident detectie systemen zijn de variabele kosten per camerabeeld en de vaste kosten voor de configuratie. Minimaal vereiste functionaliteit is detectie van stilstaande voertuigen en detectie van langzaam rijdend verkeer. Kosten voor camera s en bekabeling worden hierbij niet meegenomen. Detectie van langzaam rijdend verkeer is mogelijk met de VIP22. De adviesprijs van een VIP22 module bedraagt f 7524,-5. Voor stilstand detectie is een VIP41 vereist, die f 8479,- kost. Deze modulen moeten in een rek geplaatst worden. Een rek voor 8 modulen kost f 3100,-. De variabele kosten per camera komen daarmee op f ,-. Voor het configureren van de systemen is alleen zeer eenvoudige apparatuur nodig: een klein toetsenbord en een videomonitor. Deze kosten gezamenlijk circa f l200,-. 4 Evaluatie resultaten verstrekt door Traficon Uitgaande van een wisselkoers 1 BEF = f

22 TNO-rapporl DIS-RPT Conclusies Het Ccats systeem is een volwassen product. De gewenste functionaliteit kan bereikt worden door meerdere modules met elkaar te combineren. De prijs van een systeem dat zowel stilstand detectie als snelheidsbewaking uitvoert is echter wel vrij hoog. De resultaten van evaluaties zijn redelijk goed.

23 DIS-RPT Conclusies en aanbevelingen Van de drie onderzochte systemen zijn het AutoScope en het Ccats redelijk volwassen, terwijl het VideoTrak systeem nog in ontwikkeling is. Omdat in de pilot DVE de verkeersoperators geconfronteerd worden met de resultaten van de incident detectie systemen moet het geven van overmatig veel valse alarmmeldingen vermeden worden om de verkeersoperators niet te hinderen in de uitoefening van hun taak. Op grond van deze argumenten lijken de AutoScope en het Ccats systeem het meest geschikt voor integratie in de verkeerscentrale. Evaluatie van het VideoTrak systeem is wel mogelijk als de meldingen niet aan de verkeersoperators worden doorgegeven. De nadruk van een dergelijke evaluatie ligt dan niet op de effecten voor incident management maar op het beoordelen van de systeem eigenschappen. De meldingstijd van de incidenten hangt bij alle systemen af van het soort incident en de gekozen instellingen. Een alarm op basis van de gemiddelde snelheid is afhankelijk van de gekozen integratietijd. De minimale integratie tijd varieert van 10 seconden tot 60 seconden. Stilstand detectie kan onmiddellijk worden gesignaleerd, maar dit leidt tot veel onterechte meldingen. Een alarm wordt daarom pas gegenereerd als de stilstand langer duurt dan een geselecteerde drempel. Deze drempel is een belangrijke parameter om het aantal valse meldingen te verminderen. Integratie van de incident detectie systemen met de infrastructuur levert geen onoverkomelijke problemen op. De communicatie van camera s naar de verkeerscentrale kan volgens VICnet standaarden analoog over glasvezel plaatsvinden. De koppeling aan het SattLine systeem kan via seriële communicatie of optisch gescheiden contacten plaatsvinden. Een vergelijking van de prijzen van de onderzochte systemen geeft aan dat het realiseren van een incident detectie systeem dat zowel stilstand detectie als snelheidsbewaking uitvoert met Ccats duurder is dan met de AutoScope. Hier staat tegenover dat de vast kosten bij het AutoScope systeem vanwege de

24 DIS-RPT Referenties ll Rijkswaterstaat, Adviesdienst Verkeer en Vervoer, Handleiding Incident Management, januari 1995 Projectplan Pilot Digitale Video Eindhoven, april 1997 A. Verweij, Toepassingen van video-systemen in Nederland, TNO-rapport TPD-FSP-RPT , mei A. Verweij, Suitability of the AutoScope System for the Dutch DTM System, TNO-rapport TPD-FSP-RPT oktober 1994 A. Verweij, Quantitative Evaluation of the AutoScope Video System, TNO-rapport TPD-FSP-RPT , september 1994 A. Verweij, Praktische inzetbaarheid AutoScope systeem, TNO-rapport TPD-FSP-RPT , oktober J. Kranig, Field test of monitoring of urban vehicle operations using nonintrusive technologies, Minnesota Department of Transportation, Minneapolis, Minnesota, mei S. Lindgren, Comparative test of image processing traffic detection systems, Vägverket, Zweden, januari S. Eggimann. Evaluation study of video image processors for road traffic, Bureau des autoroutes. Bern, Zwitserland, juni P. G. Michalopoulos, Deployment of state-of-the-art technology for incident management: the Gowanus expressway project, Image Sensing Systems, St. Paul, Minnesota, september A. Verweij, Evaluation of the Ccats system, TNO-rapport TPD-FSP-RPT , Delft, juni 1995 K. Bouma, Y. Dubbers, VICnet Architectuurmodel, Rijkswaterstaat, Meetkundige Dienst, februari P. Jonker, M. Ouwejan, Videocommunicatie over VICnet, Rijkswaterstaat Meetkundige Dienst, januari Geraadpleegde bronnen voor inventarisatie Tijdschriften Nummers Traffic Technology Feb 97, Jun 97. Annual Report 97 Verkeerskunde Jul 97, Sep 97 Trafíïc Engineering & Control Jun 97, Jul 97 Internet Adres PATH Data base PEEK Au tosco pe Traficon

25 DIS-RPT Bijlage A Schets pilot inrichting VYSIC camera s secne I F F vaste cmcra s sectie II Figuur 2 Schets pilot inrichting In figuur 2 wordt een schets gegeven van een mogelijke pilot inrichting. Het pilot gebied zal bestaan uit twee groepen van vier vaste detectie camera s aangevuld met bestuurbare observatie camera s. De uitvoer van de camera s in sectie 1 wordt parallel aan twee of drie verschillende incident detectie systemen aangeboden. Hiermee is een vergelijk in performance van de verschillende incident detectie systemen mogelijk. In sectie 11 wordt geen vergelijk van systemen gemaakt, maar ligt de nadruk op de gevolgen voor het incident management.

26 DIS-RPT Voor de geschetste pilot is dus één systeem nodig dat in totaal acht camera s kan verwerken en zijn twee systemen nodig die in totaal vier camera s kunnen verwerken. Er is reeds een AutoScope-20041D in het bezit van RWS-AVV. Dit systeem is geschikt voor de verwerking van vier camera beelden. Voor de verwerking van acht camera beelden is een tweede systeem vereist. Voor het Ccats systeem is voor iedere camera een module vereist voor stilstand detectie en een module voor detectie van langzaam verkeer. Voor een vergelijk van de incident detectie hoeft het aantal camera s dus niet perse een viervoud te zijn. Het VideoTrak-900 systeem bestaat in een vier-camera en een acht-camera uitvoering.