ViDistA-Seminar 2005
Klaus-G. Westphalvon der Industrie- und Handelskammer Braunschweig öffentlich bestellter und
vereidigter Sachverständiger für Straßenverkehrstechnik
38304 Wolfenbüttel, Im Großen Teiche 7, Tel./Fax: 05331/42050
Studium der Elektrotechnik an der TU Braunschweigab 1974 wiss. Mitarbeiter an der TUBS und Sachverständigentätigkeitseit 1990 selbständig als Sachverständiger Lehrbeauftragter an der FH Wolfenbüttel-Braunschweig
Arbeitsgebiete:Meßverfahren zur Überwachung des VerkehrsLichtsignalanlagenTechnik zur Bestimmung der Atemalkoholkonzentration
Beratung bei der Entwicklung und für die Zulassung von Geräten zur Überwachung des Straßenverkehrs
Auftraggeber: überwiegend Amtsgerichtegelegentlich Rechtsanwälte
Hersteller
Grundlagen ViDistA
und
WeDistA-digital
Seminar
„Mobile Verkehrsüberwachung mit ViDistA-Verfahren“
bei der Bezirksregierung Düsseldorf – Autobahnpolizei -21.11.2005 bis 23.11.2005
in Hilden
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ViDistA-Seminar 2005 3
Gliederung
1 Einführender Rückblick
2 Abstandsbestimmung durch Vermessung eines VideobildesHilfsmittel, Möglichkeiten, Gerätschaften und Vorgehensweise
3 Geschwindigkeitsbestimmung
Prinzip, Kontrollfahrzeug, Toleranzen
4 WeDistAWeDistA-simWeDistA-digital
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ViDistA-Seminar 2005 4
Einführung / Rückblick
Verkehrsüberwachungsanlage Police-Pilot
Geschwindigkeitsbestimmung durch Nachfahren
Den Bildern ist durchaus mehr zu entnehmen, als sich lediglich aus den eingeblendeten (Meß-)Daten ergibt
Die visuelle Wahrnehmung einer Abstandsänderung liefert nur einen allgemeinen Hinweis darauf, ob der Geschwindigkeitswert, obwohl nicht exakt ermittelt, dennoch verwertbar ist oder verworfen werden muß
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ViDistA-Seminar 2005 5
Ausschnitt aus einer Nachfahrt
Fragen: Können Wege, Zeiten und Geschwindigkeit, sowieein Abstand oder eine Abstandsänderung zahlenmäßig im Nachhinein bestimmt werden ?
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ViDistA-Seminar 2005 6
Bildvermessung: Hilfsmittel
Vermessung am Auswertebildschirm:Lineal Strichmarkierungen auf selbsthaltende oder elektrostatisch aufgeladene Klarsichtfolie
Vermessung an einem Bildausdruck:Videoprint Rechnerausdruck
Fazit/Forderungen:Vermessung am AuswertebildschirmMeßmarken in der BildebenePosition der Meßmarken hinreichend genau bestimmbaralso: Meßmarken in das (Video-)Bild einspeisen
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ViDistA-Seminar 2005 7
Beispiel für Meßrahmen
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ViDistA-Seminar 2005 8
Strahlensatz, Kalibrierung, Kalibrierung
g*g
M
k'Gkal
Akalgkal
, Kalibrierung
M
k
A
A*
k'G
Bildchip Monitor
g'g
Kamera
g
G
k
A
kg
GA
Monitor
'g
G
'k
A
'k'g
GA
Kalibrierung
Kal
KalKal
g
G
'k
A
KalKal
KalA
G
g'k
Abstand 'k'g
GA
G
g
'g
GA Kal
Kal
Kal
>
ViDistA-Seminar 2005 9
Vorgehensweise (1)
Vorgänge:
• Kalibrieraufnahmen und Meßaufnahmen fertigen
mit dem gleichen System Kamera/Objektiv(brennweite) Reihenfolge im Prinzip beliebig
• Auswertung:
> Kalibrierung durchführen
k‘ bestimmen: Formel
> Meßaufnahmen auswertenAbstand berechnen: Formel
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ViDistA-Seminar 2005 10
Kalibriervorgang (1)
AKal
Gykal
K a lib r ie ra u fn a h m e fe rtig e n Kal
Kal
Kalg
G
A'k
K a lib r ie ro b je k t (R e fe re n z o b je k t) A u s ric h tu n g in a lle n R ic h tu n g e n s e n k re c h t zu r o p tis c h e n A c h s e d e s L in s e n s ys te m s d e r K a m e ra A rt R e c h te c k G rö ß e e tw a d e n zu e rw a rte n d e n M e ß o b je k t-G rö ß e n e n ts p re c h e n d (z .B . B re ite / H ö h e e in e s P k w ) A b b ild g rö ß e m ö g lic h s t d e n a u s w e rtb a re n B e re ic h d e s V id e o b ild e s fü lle n d A u s m e s s e n vo r O rt in g le ic h e n L ä n g e n e in h e ite n : A b s ta n d K a m e ra - R e fe re n zo b je k t: A K a l B re ite u n d H ö h e d e s R e fe re n zo b je k te s : G x K a l u n d G yK a l
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ViDistA-Seminar 2005 11
Kalibriervorgang (2)
x
y
y1
y2
x1 x2
K alib rie ru n g A u sm essen am A u sw ertem o n ito r M eß m ark en /M eß lin ien an das A bb ild des R e fe renzob jek tes an legen in du rch den G ra fik /M eß lin ien -G ene ra to r vo rgegeben E inhe iten , abe r a ls Längenm aß in te rp re tie rt: B re ite und H öhe des A bb ildes : gxK a l und gyK a l B estim m u n g vo n k ’
B re ite (x): Kal
Kal
Kalgx
Gx
A'kx H öhe (y): Kal
Kal
Kalgy
Gy
A'ky
N un m ög lich :
A bs tand aus B re itenm aß : 'kxx'g
GxA
ode r
aus H öhenm aß : 'kyy'g
GyA zu bes tim m en
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ViDistA-Seminar 2005 12
Abstandsermittlung
A
Originalmaß
BildschirmmaßA = k'
Gx
Gy
gy
gx
y1
y2
x1 x2
Gy
gy'ky'A =
Gx
gx'kx'A =
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ViDistA-Seminar 2005 13
Genauigkeit der Abstandsbestimmung
• Meßauflösung der Gerätschaften– Monitor– Meßliniengenerator
• Trefferquote(bei der Kalibrierung, wie bei der Abstandsbestimmung)
• Bildqualität– Helligkeit– Kontrast zum Hintergrund– Schärfe– Entfernung
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ViDistA-Seminar 2005 14
Auswertetoleranzen (1)
Abstand 'k'g
GA
G
g
'g
GA Kal
Kal
Kal
Ansätze für die möglichen Toleranzen Kalibrierung: gKal (Abbildmaß): 128 mm 0,3 mm GKal (Referenzmaß/Kalibrierobjekt): 185 cm 2 cm (ca. 1%) AKal: (Abstand zum Kalibrierobjekt): 1400 cm 10 cm (< 1 %) Beispielgrößen für die Abstandsbestimmung: G (Referenzmaß am Objekt): 180 cm 2 cm g’ (Abbildmaß): bis 128 mm 0,3 mm Nicht betrachtet/berücksichtigt ist der Umstand, daß das Referenzmaß am überwachten Fahrzeug sich nicht zwingend am Heck befindet.
A
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ViDistA-Seminar 2005 15
Auswertetoleranzen (2)
Toleranzen des ermittelten Abstandes über der AbbildgrößeParameter: Ungenauigkeiten beim Anlegen der Meßmarken
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
128
122
116
110
104 98 92 86 80 74 68 62 56 50 44 38 32 26 20 14 8 2
Abbildgröße (g') in mm
Ab
sta
nd
sto
lera
nz
in %
0 mm
0,3 mm
0,6 mm
1 mm
Toleranzen des ermittelten Abstandes über dem AbstandParameter: Ungenauigkeiten beim Anlegen der Meßmarken
0,002,004,006,008,00
13,6
3
14,3
0
15,0
4
15,8
6
16,7
7
17,8
0
18,9
6
20,2
8
21,8
0
23,5
7
25,6
5
28,1
4
31,1
5
34,8
9
39,6
4
45,9
0
54,5
1
67,0
9
87,2
2
124,
60
218,
05
872,
19
Abstand(m)
Ab
sta
nd
sto
lera
nz
in %
0 mm
0,3 mm
0,6 mm
1 mm
A
>
ViDistA-Seminar 2005 16
Zum Sicherheitsabstand
S = A2 – A1 eher größer bestimmen Anmerkung: Fahrzeuglänge in Abzug bringen!
2
A2 > A1 <
1
12
S A1
A2
>
ViDistA-Seminar 2005 17
GeschwindigkeitsbestimmungPrinzip:aus Weg-Zeit-Messung im Kontrollfahrzeug, auf das überwachte Fahrzeug übertragen
Die Geschwindigkeitsbestimmung erfordert zwei Maßnahmen:
1. Bestimmung der Eigengeschwindigkeit des Kontrollfahrzeuges2. Bestimmung des Abstandsverhaltens der Fahrzeuge zueinander
zu 1: Zeitintervall und zugehörige Wegstrecke (oder umgekehrt) aus der Nachfahrt herausgreifen,daraus die Geschwindigkeit bestimmen
zu 2: Fahrzeugabstände am Beginn und am Ende des Zeitintervalls ermitteln,Maß der Abstandsänderung s bestimmen
Die Geschwindigkeit des überwachten Fahrzeuges ergibt sich zu:
VBetr VKtrl=?
def
KtrlKtrl
t
sv
def
KtrlBetr
t
svv
def
Ktrl
defdef
KtrlBetr
t
ss
t
s
t
sv
bzw.
s
>
ViDistA-Seminar 2005 18
Zur Abstandsänderungbei der Geschwindigkeitsbestimmung
Maß der Abstandsänderung gering halten:Meßlinien am Beginn eher eng, am Ende eher weit anlegen
Ende
Beginn
Ende
>
ViDistA-Seminar 2005 19
Verkehrsfehlergrenzen am Beispiel ProViDa2000
Zeitmessung: (Stoppuhr und Zeit entsprechend Videobildzähler)
0,1% der gemessenen Zeit + 0,02 s
Wegstreckenmessung:4 % des gemessenen Weges, mindestens 4m
Geschwindigkeitsmessung:bis 100 km/h: 5km/h
über 100 km/h: 5 %
>
ViDistA-Seminar 2005 20
Verkehrsfehlergrenzen am Beispiel ViDistA VDM-R
Zeitmessung: (Stoppuhr und Zeit entsprechend Videobildzähler)
0,1% der gemessenen Zeit + 0,01 s
Wegstreckenmessung:4 % des gemessenen Weges, mindestens 4m
Geschwindigkeitsmessung:bis 100 km/h: 5km/h
über 100 km/h: 5 %
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ViDistA-Seminar 2005 21
WeDistAWestphal-Distanz-Auswertung
WeDistA-sim
WeDistA-digital
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ViDistA-Seminar 2005 22
WeDistA
WeDistA-sim
Simulation einer Kamera und deren Aufstellung im Raum
Vorgabe 3-dimensionale Räumlichkeit undderen Projektion in ein 2-dimensionales Bild (Foto)
Konstruktion eines synthetischen Bildes (Fotos) aus Kamerasicht
Vorgabe und definierte Positionierung von Fahrzeugen
Vermessung nach ViDistA-Art und Vergleich mit den Vorgabedaten
Möglichkeit der zahlenmäßigen Beurteilung von möglichen Unwägbarkeiten einer ViDistA-Auswertung
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ViDistA-Seminar 2005 23
WeDistA
WeDistA-digital
Verzicht auf Kameravorgaben
Auswertemechanismen und Vorgehensweisen aus WeDistA-sim
Vorgabe von Bildern, derzeit von analogen Original-Videoaufnahmen, digitalisiert (768 x 576 Bildpunkte)
punktgenaue Wiedergabe, punktgenaue Vermessung
Auswertung nach ViDistA-Artalle Parameter direkt veränderbar, deren Auswirkungen direkt einsehbar
Ziel: Abschätzung der für eine vorgegebene Auswertegenauigkeit erforderlichen Bildauflösung, insbesondere im Hinblick auf eine digitale Wiedergabe digital aufgenommener/gespeicherter (ViDistA-)Bilder
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Präsentation der Studie
Bildauswertung Version 0.1
kgw
WeDistA
>
Ende
Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit