Monitoreo automático de carreteras mediante el uso de un sistema de detección, seguimiento y extracción de características de vehículos con técnicas de visión por computador

Abstract

Las vías rápidas o autopistas son una parte importante del sistema de progreso y desarrollo de un país. La función de las autopistas o carreteras como caminos arteriales entre centros urbanos individuales o ciudades será cada vez más importante para el manejo de flujos de enlace hacia y dentro de las ciudades. Sin embargo, cuando el parque automotor local experimenta un crecimiento acelerado, un problema que puede derivarse es que usualmente la cantidad de vigilantes de tránsito o monitoreo vial es insuficiente para el debido control vehicular. Por otra parte, las empresas privadas dedicadas a la concesión vial necesitan herramientas para elaborar estudios de mantenimiento o negociación de las vías. En ambos casos, la tarea de analizar la cantidad de vehículos circulando en carreteras se lo ha hecho usualmente de manera manual. Esto, aunque algo reducido en costo, es poco eficiente ya que la capacidad de concentración del ser humano disminuye en jornadas prolongadas, acentuándose más el cansancio de la persona encargada a medida que avanza el tiempo. Adicional a este problema, se puede también destacar que este tipo de control no se lo hace permanentemente, es decir, las 24 horas y 7 días a la semana; sino por el contrario, el trabajo de control manual se lo hace en determinados días y durante ciertas horas. Después de que los datos estadísticos de control de vehículos han sido obtenidos de forma manual, esta información es llevada a un profesional o empresa especializada para extraer datos de interés para el concesionario o la entidad pública. Otros sistemas que también son usados para realizar trabajos similares a la de este proyecto poseen un alto costo, debido a sus componentes o necesidad en grandes cantidades de los mismos. Un ejemplo claro de esto son los sistemas de detectores por láser. En este proyecto se pretende implementar un sistema que usa técnicas de visión por computador para detectar, seguir y extraer características básicas de vehículos que se encuentran circulando en carreteras o autopistas. Para probar el sistema implementado se prevé usar como banco de prueba el uso de videos que han sido generados en vías rápidas o carreteras a través del uso de cámaras. Los resultados obtenidos con el sistema propuesto ofrecen información básica de los vehículos, tales como: dirección de su movimiento, carril en el que se desplaza, tamaño de la caja englobante que lo contiene, entre otros. La información que se genera de este proyecto podría servir como base para ayudar a monitorear el flujo vial en carreteras o autopistas, lo cual posteriormente facilitará las labores de control vial de los servidores públicos y la empresa privada. No es arriesgado pensar que en un futuro cercano se podría reutilizar o adaptar el sistema para realizar seguimiento vehicular en zonas urbanas. Adicionalmente, podría también considerarse su uso total o parcial para proyectos similares en túneles, vigilancia en video, sistemas de llamadas de emergencia, sistemas de peaje, entre otras aplicaciones afines. Para llevar a cabo la implementación de este proyecto, inicialmente se realizó un estudio del estado del arte de las diferentes técnicas existentes en los campos de detección de objetos en movimiento y de seguimiento de objetos en movimiento. Con este estudio se definió cuales técnicas serían usadas o adaptadas a la solución de nuestro problema. Posteriormente, se implementaron los respectivos módulos de detección y seguimiento de vehículos en movimiento previamente definidos. Finalmente, para darle robustez al sistema y veracidad a los resultados obtenidos con el módulo de seguimiento de vehículos, un filtro de predicción adaptativo fue también desarrollado como complemento de este módulo.