交通管制智慧化,紅外線感應系統讓自行車更加安全

作者 | 發布日期 2015 年 12 月 15 日 7:27 | 分類 尖端科技 , 軟體、系統 follow us in feedly

自行車是現代人的休閒新寵,每逢假日就能看見許多自行車趴趴走。然而現代都會空間狹小又閉塞,自行車得在馬路或人行道上行駛,險象環生的情況令人捏把冷汗。國外有團體提出利用紅外線感應的概念,建構一套智慧型交通管制系統,這個構想是否值得實現呢?



世界各國的自行車數目有越來越多的趨勢,提升單車族的行車安全慢慢成為目前的當務之急。美國紐約稱得上是數一數二的大都會,不過還是有機會看見自行車在街上行駛。這些自行車雖然有秩序地騎在馬路邊緣,但是旁邊盡是高速行駛的車輛,稍有閃失就可能釀成意外。

既然現代科技這麼發達,是否能夠利用科技來改善單車族的行車安全?如果能夠在街道上設立某種智慧型系統,全天候監控車輛與行人的流量,結合行動裝置即時回報附近的路況,一定有助於改善單車族的行車安全,行人與車輛也能因而受益。

聽起來好像挺讚的,但是要付諸實行卻有實務上的困難。目前的道路監視器主要是用來監控馬路上的車輛,若要額外監控行人或單車族,勢必得擴大監視器的監控範圍,並導入人臉辨識系統之類的機制,還需要更精確的演算法。這麼做鐵定得花上不少功夫,又有侵害隱私的爭議,要實現這個構想並非易事。

換個角度思考,如果改為採用較單純的紅外線影像,是否能夠降低成本與爭議呢?目前的紅外線感應技術相當成熟,也沒有無線射頻辨識(RFID)那種洩漏個資的疑慮,似乎是一條值得嘗試的途徑。

T客邦配圖

▲ 單車得跟汽車爭道,險象環生。

丹麥奧爾堡大學的莉凱‧蓋德(Rikke Gade)就開發出一套概念性質的紅外線感應系統,效果十分理想。「紅外線影像的捕捉並不會受到光線影響,入夜也可以正常捕捉紅外線影像,就算全天候捕捉也不成問題。」蓋德說。

蓋德將紅外線攝影機架設在繁忙的十字路口上方,為了增加感應範圍,紅外線攝影機架設在大樓的制高點。攝影機將持續捕捉紅外線影像,同時利用電腦的演算法對影像加以分析。

「由於攝影機的影像解析度偏低,有時甚至只有幾個像素的大小,要分辨出正確的紅外線影像並非易事。」蓋德說,「我們的研究團隊在這方面力有未逮,為了要分辨出該物體是行人、車輛、自行車,還是一隻狗,就足以搞得人仰馬翻。」

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▲ 利用紅外線攝影機捕捉到的物件移動路徑圖。

紅外線攝影機所捕捉的影像十分雜亂,必須根據地形幾何空間加以校正,讓影像裡的每個像素都能對應到現實的座標位置,這部份得歸功於哥本哈根大學的索倫‧尼爾森(Søren Nielsen)的幫忙。「當你找出每個像素所對應的現實座標位置,就可以建立一個影像與座標位置的資料矩陣。」尼爾森說。

這些資料讓研究人員得以看見行人或單車走進該區域,並追蹤對方的移動軌跡。自行車應該趁現在穿越十字路口,還是等車流量降低再行動?眼前那群行人到底是單純的徘徊,還是打算加緊腳步穿越馬路?這些疑問都可以利用蒐集到的資料加以回答。

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▲ 從影像中找出自行車,並記錄其移動路徑。

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▲ 紅外線感應系統能夠紓解繁忙的交通亂象嗎?

「這套系統試著掌握十字路口的路況,尤其是車輛與自行車靠太近的情況。」蓋德表示,「舉例來說,汽車轉彎轉得太過突然,就可能迫近正好通過的自行車,一場車禍就有可能發生。我們的目標是找出車流與自行車流的動向,並在必要的時候發出警訊。」

上面這些內容不僅是理論,還是已經付諸實行的實務概念。許多先進國家也在進行類似的實驗,比方說在室內體育場架設攝影機,用來監控球迷的動線,以免發生人踩人的意外;紐西蘭則是使用攝影機監控路口的車流量,並在必要的時候對交通進行控管,將車流疏導至流量較低的路線。

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▲ 辨識車輛並不困難,至於辨識行人與自行車就頗有難度。

假如紅外線感應系統能夠發揮預期的效果,就有機會改善都會的交通亂象,替單車族帶來更多的安全。「電腦可利用演算法處理大量且複雜的即時交通資料,計算這個區域有多少行人與車輛,進而估算他們離去的可能路徑。這套系統除了有助於改善交通環境,還可以順便評估區域的經濟結構,甚至是生活機能的完備程度。」蓋德說。

蓋德的說法聽起來有點抽象,下面就用實例來說明:政府根據某個紅外線攝影機的追蹤資料,發現這個區域內的行人總是快步通過,很少在商店與公園停下腳步。政府就可以根據這份資料,在街道設立幾張長椅,給民眾一個休息的機會;或是乾脆多種幾棵樹,給行人一個更舒適的步行環境。

就這樣,政府可以隨時調整該區域的機能結構,形成所謂的回饋循環(feedback loop)。如果調整行動帶來正面效應,將有效提升該區域的生活機能;反之,若行動結果不盡理想,也可以立刻修正,不至於替市民帶來麻煩。

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▲ 利用紅外線攝影機調適交通號誌的示意圖。

既然紅外線感應系統這麼厲害,是否有機會取代傳統的紅綠燈呢?答案目前還不甚明朗,但是的確有人朝這方向努力。英國紐卡索大學就在紐卡索的市中心進行實驗,在汽車擋風玻璃上安裝感應裝置,根據路況動態調整號誌,若前面有交通事故,還可以回報給駕駛。如果行駛在路上的是救護車,號誌會自動變成綠燈以利救護車通行。

「舉例來說,當系統發現道路上的車輛速度偏慢,就會將這條路之後的 4 個號誌變成綠燈。」紐卡索大學的教授,菲爾布萊絲(Phil Blythe)指出,「在交通打結或是車流量偏高的路段,其中的車輛有機會獲得較高的優先權,讓整體交通流量維持在標準以上。」

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▲ 紅外線攝影機會偵測等紅燈的人數,動態調整下一個綠燈的持續時間。

紅外線感應系統只是眾多類似構想的其中一個,短期目標是改善自行車環境,長期目標則是改善整體的交通環境,進而讓傳統都會蛻變為智慧型都會。如果紅外線感應系統,或是任何概念類似的系統,能夠替單車族帶來更多的安全與便利,我們對此自然是樂觀其成。希望台灣也能早日導入這類系統,對單車族甚至是行人都是一大福音。

(本文由 T客邦 授權轉載) 

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