Inteligentny System Informacyjny dla Globalnego Monitoringu, Detekcji i Identyfikacji Zagrożeń
Wersja do wydruku

INSIGMA - opis projektu

Cel projektu
Podstawowym celem projektu jest opracowanie efektywnych map dynamicznych dla usprawnienia ruchu pojazdów, zwłaszcza w warunkach miejskich. Dla realizacji tego celu niezbędne jest opracowanie i wdrożenie:

  1. Opracowanie metod automatycznej obserwacji i rejestracji parametrów o obiektach ruchomych, transmisji i archiwizacji.
  2. Wykrywanie zagrożeń związanych z kolizjami i wypadkami drogowymi oraz analiza różnorodnych parametrów ruchu na tle dynamicznych map.
  3. Identyfikacja zagrożeń na bazie terminali przenośnych i inteligentnego monitoringu oraz wyszukiwanie danych i treści multimedialnych z zabezpieczeniem obiegu i przechowywania informacji dla map dynamicznych.

Planowane założenia projektu zostaną osiągnięte dzięki współpracy czterech ośrodków naukowych w Polsce, funkcjonujących w ramach konsorcjum naukowego, utworzonego na rzecz realizacji projektu.
W branży teleinformatycznej w usługach związanych z przetwarzaniem obrazów pochodzących z wielu źródeł można wskazać następujące problemy. Przetwarzanie danych audiowizualnych pochodzących nawet tylko z kilku źródeł stanowi poważne wyzwanie dla systemu. Budowa zautomatyzowanego systemu monitorowania zdarzeń, obejmującego swoim zasięgiem na przykład drogi osiedle, dzielnicę, czy miejscowość jest niezwykle trudna, zarówno z technicznego, jak i ekonomicznego punktu widzenia. Obecnie proponowane sposoby rozwiązywania tego typu zagadnień skupiają się na budowie drogich, zintegrowanych farm komputerowych. Należy jednak pamiętać, że wzrost liczby monitorowanych punktów wymusza kolejne kosztowne inwestycje. Ponadto, w przypadku istniejących rozwiązań umożliwiających tworzenie i edycję map drogowych i rozwiązań przeznaczonych do optymalizacji ruchu drogowego główny problem stanowi brak efektywnych sposobów pozwalających na konwersję danych dotyczących położenia obiektów i danych audiowizualnych na tzw. „mapy dynamiczne”.
 

Ramowy opis działania systemu INSIGMA
Podstawowym zadaniem systemu jest tworzenie map dynamicznych do oceny długości korków drogowych, przy użyciu informacji pochodzącej z wielu sensorów: kamer inteligentnych, urządzeń mobilnych oraz istniejącej infrastruktury. Możliwe jest również zastosowanie sensorów akustycznych reagujących na odgłosy silników przejeżdżających pojazdów, a także innych rozwiązań. System dostarczy szczegółowych danych o natężeniu ruchu drogowego oraz zidentyfikuje źródła tworzenia się korków.
Dane pochodzące z systemów analizy ruchu pozwolą w dalszym kroku na skuteczne sterowanie sygnalizacją świetlną w celu optymalizacji ruchu. Dzięki temu możliwa będzie np. przełączanie zielonego światła na dłużej dla dróg o dużym natężeniu ruchu. Uwzględnione zostaną przy tym zagadnienia synchronizacji sterowania na powiązanych ze sobą skrzyżowaniach. W realizacji powyższego zadania istotną rolę odegrają badania z użyciem zaawansowanego symulatora ruchu drogowego.
Dynamiczne sterowanie ruchem jest tematem bardzo ważnym i przyszłościowym, szczególnie w Polsce. Wdrożenie systemu INSIGMA będzie miało pozytywny wpływ na środowisko dzięki ograniczeniu emisji spalin w korkach. Przełoży się to również na znaczne oszczędności paliwa, które jest bezpowrotnie tracone w zatłoczonych trasach dojazdowych. System pozwoli w efekcie na poprawę płynności ruchu drogowego. Są to zagadnienia bardzo istotne, co podkreślają instytucje Unii Europejskiej. Funkcje optymalizacji ruchu zostaną w dalszej kolejności zastosowane do urządzeń przenośnych, dzięki czemu będzie możliwe np. wytyczenie trasy przez miasto, z uwzględnieniem aktualnej w danej chwili sytuacji drogowej, a także optymalizację trasy już w trakcie przejazdu, dzięki użyciu mechanizmów adaptacji trasy i rekomendacji tras alternatywnych.
Podstawowym elementem warstwy sprzętowej systemu będzie układ kamer rozmieszczonych na obszarze objętym monitoringiem. Urządzenia, których parametry i możliwości będą poszerzane w ramach projektu, będą prowadzić ciągłą i niewymagającą interakcji z operatorem akwizycję oraz wstępną analizę obrazu, zastosowaną następnie dla realizacji map dynamicznych.
Analiza danych będzie odbywać się również za pomocą sieci sensorów, które będą w stanie wykrywać zmiany położenia obiektów, nagłe zmiany temperatury, ciśnienia oraz stężenia niebezpiecznych związków. Informacje na temat lokalizacji mogą być pozyskiwane z takich systemów jak telefonia mobilna GSM (ang. Global System for Mobile Communications) i UMTS (ang. Universal Mobile Telecommunications System), jak również system GPS (ang. Global Positioning System) czy GLONASS (ang. Global Navigation Satellite System).
Dane pozyskane dzięki sieci kamer i czujników rozmieszczonych na terenie monitorowanym będą podlegały szczegółowej i automatycznej analizie w warstwie analizy kontekstowej. Analiza ta będzie polegała na ekstrakcji oraz rozpoznaniu cech wysoko- oraz niskopoziomowych.

  • Do cech wysokopoziomowych można zaliczyć takie elementy obrazu jak długości kolejek pojazdów, kształty pojazdów oraz innych obiektów występujących na zarejestrowanym obrazie oraz w strumieniu danych pochodzących z sensorów monitoringu.
  • Do cech niskopoziomowych można zaliczyć parametry sygnałowe danych, takie jak, przykładowo, wartości częstotliwości, szybkości oraz amplitudy zmian parametrów objętych monitoringiem oraz wartości deskryptorów obrazu dla danych pochodzących z kamer.

Na potrzeby warstwy analitycznej powstaną struktury przechowywania danych, które umożliwią archiwizację oraz szybki dostęp i wyszukiwanie danych pochodzących z wielu heterogenicznych źródeł. Przewiduje się użycie zaawansowanych rozwiązań bazodanowych oraz technik znakowania wodnego treści multimedialnych. W skład warstwy analitycznej systemu wchodzić będzie także portal Internetowy systemu INSIGMA. Portal ten będzie służył, jako dwustronny interfejs między dostawcami danych i usług a użytkownikami końcowymi.
Integralną częścią systemu będzie wnioskowanie i prezentacja zebranej informacji z sieci czujników w warstwie inteligentnego przetwarzania danych i podejmowania decyzji. W warstwie tej realizowane będą zadania bezpośredniej interakcji z operatorem systemu – automatyczna detekcja zagrożeń, wyszukiwanie informacji oraz prezentacja.
Automatyczna detekcja (wykrywanie) zagrożeń związanych między innymi z przypadkami kolizji i wypadków drogowych, będzie realizowana przy użyciu powstałych w ramach projektu inteligentnych algorytmów. Algorytmy te będą zdolne do automatycznego wykrywania zaistniałych zagrożeń oraz przewidywania potencjalnych w drodze wnioskowania na podstawie przeanalizowanych i połączonych wyników z sieci kamer oraz sensorów. Zarówno wspomniane algorytmy jak i operator systemu będą miały do dyspozycji zaawansowane algorytmy szybkiego i efektywnego wyszukiwania danych multimedialnych.
Dane uzyskane w drodze akwizycji, analizy i wnioskowania oraz monitoringu będą prezentowane operatorowi systemu przy użyciu dynamicznych map. Taka forma prezentacji umożliwi operatorowi szybką ocenę zaistniałej sytuacji lub potencjalnego zagrożenia ruchu oraz na bezzwłoczne podjęcie decyzji.
Jednym z etapów końcowych projektu będzie prototypowa implementacja systemu INSIGMA. Stworzony prototypowy system będzie służył do zarządzania ruchem drogowym oraz wyznaczania trasy. Pozwoli na utworzenie zoptymalizowanych obszarów ruchu: zarówno rozległych terenów zurbanizowanych jak i integralnych odcinków. Między innymi system pozwoli na:

  1. Czytelną, prezentowaną w czasie rzeczywistym, wizualizację aktualnej sytuacji drogowej na obszarze objętym monitoringiem.
  2. Reagowanie przez systemy sygnalizacji na dynamiczne lub okazjonalne zmiany ruchu.
  3. Wykrywanie kolizji i wypadków drogowych.
  4. Zredukowanie obciążenia osób odpowiedzialnych za śledzenie sygnałów płynących z systemów monitoringu, co pozwoli skupić ich uwagę na rozwiązaniu zaistniałych zdarzeń.
  5. Archiwizację danych w celu ich analizy i podejmowania decyzji strategicznych.

Technologie map dynamicznych i powiązanych z nimi usług, opracowane w ramach niniejszego projektu, są przeznaczone dla szerokiego grona odbiorców i bardzo istotne dla gospodarki.