Trafik otomasyonunda görüntü tabanlı araç tespit sisteminin geliştirilmesi ve FPGA ile gerçeklenmesi

Abstract

Trafik otomasyon sistemleri çok hızlı bir şekilde gelişmektedir. Artan şehirleşme neticesinde otoyollar, kavşaklarla birlikte her gün trafiğe çıkan araç sayısı artmaktadır. Kavşak ve yolların kontrolü gittikçe daha zorlaşmakta ve akıllı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Önceleri zaman ayarlı kavşak ışıklı sistemleri yeterli iken günümüzde artan trafik akışı neticesinde bu şekildeki sistemler yetersiz kalmaktadır.Akıllı kavşak ve otoyol sistemlerinde algılayıcı tabanlı akıllı sistemler öne çıkmaktadır. Bu algılayıcı sistemler arasında manyetik, ultrasonik ve görüntü tabanlı algılayıcılar sayılabilinir. Görüntü işleme teknolojisinin taban alındığı çözümler işlevselliği, kolay kurulumu, idamesinin basitliği, verimliliği ve uzun ömürlülüğüyle avantajlıdır. Gerçek zamanlı olarak kamera vasıtasıyla video görüntülerin alınması ve bu görüntülerin işlenmesi neticesinde o andaki yoğunluğa bağlı olarak kavşak ve otoyoldaki trafik akışının yönlendirilmesi en doğru biçimde gerçeklenebilinir. Günümüzde gömülü sistemler genel olarak mikroişlemcili, DSP'li ve FPGA tabanlı olarak ayrılmaktadır. Gerçek zamanlı görüntü işlemede veri akışı ve veri işleme yoğunluğu çok yüksek olduğundan işlemlerin paralel olarak donanımsal seviyede yapılması vazgeçilmezdir. Yani FPGA tabanlı görüntü işleme sistemleri günümüzde askeri ve sivil uygulamalarda ön plandadır. Diğer sistemler veri akışı ve işlem yoğunluğunun altında kalmaktadır.Bu çalışmada gerçek zamanlı video görüntüsündeki araç tespiti yapılmaya çalışılmıştır. Öncelikle kaydedilmiş trafik video verisi üzerinde çalışılmış ve MATLAB'de araç tespiti için gerekli adımlar belirlenmiştir. Bu çalışmadan sonra video görüntülerinin aktarımı ve görüntü işleme için belleğe yazılma için gerekli olan yazılımlar FPGA için yapılmıştır. Daha sonra gerekli araç takibi için adımları FPGA ortamına aktarılacaktır.

Traffic automation systems are increasingly deployed in today?s world. As a result of increased urbanization highways, intersections are proliferating, and the number of vehicles in the traffic are continuously increasing.As a consequence of increased number of highways and intersections, the control of those is getting harder and it necessitates intelligent control systems. Even though the utilization of time-adjustable intersection light systems was sufficient for earlier traffic conditions, they are no longer adequate for today?s requirements.Sensor based intelligent systems are prevailing amongst all intelligent intersection and highway control systems. Magnetic, ultrasonic and image based sensors can be listed in those sensor-based control systems. The solutions that employ image processing technologies are more advantageous over others thanks to their better functionality, ease of deployment, ease of maintenance, efficiency and longer life-time. By means of real-time video images fed through camera and by processing those real-time video images traffic flow at intersections and on highways can be directed based on instanteneous traffic load. Nowadays, embedded systems can be generally classified as DSP-based and FPGA-based. In real-time image processing systems data flow and data processing jobs are very frequent, thus, it?s indispensible to process those events in parallel at hardware-level. In other words, nowadays FPGA-based image processing systems are prevailing in military and civil applications. Other systems are under the intensity of data flow and processing jobs.In this study, we investigated the detection of vehicles in real-time video images. First, we worked on recorded traffic video data and determined the necessary steps involved for vehicle detection in MATLAB. Then, we developed the embedded software for FPGA to collect video data and writing this data onto the memory for later video processing. We later plan to port the necessary steps for vehicle decetion to FPGA.