Kısmi araç yörüngeleri kullanımı ile kavşaklardaki trafik olaylarının görüntü tabanlı çözümlenmesi

Abstract

Araç sürücüleri, trafikte bulundukları süre boyunca daha önceden belirlenmiş trafik kurallarına uygun hareket etmek zorundadırlar. Trafik kuralları ile sürücü davranışları kontrol altında tutulmaya çalışılsa da, kural dışı davranan sürücüler, yol güvenliğine aykırı davranan yayalar veya araçlardaki donanımsal arızalar kazalara sebep olabilmektedir.Trafik takip ve gözlem araştırmalarının ana hedefi, izlenilen sahne üzerindeki trafik hareketlerinin kurallara uygunluğunu değerlendirmektir. Günümüzde, trafik akışının kameralarla izlenmesi çok yaygın olmakla birlikte, olağandışı olayları gerçek zamanlı algılayan bilgisayar sistemlerinin kullanımı henüz çok yetersizdir. Kamera tarafından izlenilen sahne üzerinde normal olmayan bir durum ile karşılaşıldığında olağandışı durumun belirlenmesi, gerekiyorsa acil müdahale edilmesinin sağlanması ve ileriye yönelik tedbirler alınması trafik kazalarının yol açtığı yaralanma ve ölümlerin azalması için önemli bir fayda sağlayacaktır.Bu tez çalışmasında, doğal ortam trafik videosu görüntülerinde kavşaklardaki olağandışı trafik olaylarını yakalayan ve bu olayları şiddet karakteristiklerini değerlendirerek sınıflandıran özgün bir sistem tasarlanmış ve gerçeklenmiştir.Olağandışı trafik olaylarını algılayabilmek için, önce araçların olağan durumlardaki hareket karakteristiklerinin öğrenilmesi gerekir. Bunun için, video görüntülerindeki olağan araç hareketlerine ait yörüngeler Sürekli Saklı Markov Model kümeleme yöntemi ile kümelenerek olağan yol modelleri öğrenilmiştir. Olağan yol modelleri, kavşak üzerinde gözlemlenen araç hareketlerinin göstermiş olduğu en tipik trafik akışını temsil etmektedir.İkinci aşamada, kısmi araç yörüngeleri ve hareket karakteristikleri Maksimum Olabilirlik yöntemi ile gözlemlenerek olağandışı araç hareketleri yakalanmaya çalışılmıştır. Olağandışı davranan araçların öğrenilen yol modellerine olasılıksal olarak uzaklığı, araçların yapmış olduğu anormalliğin seviyesini ortaya çıkartır. Araçların gösterdiği anormallik, olağandışı sapma olarak nitelendirilir. Bu çalışmada, aracın normal hareket akışından sapma şiddeti Değişim Katsayısı ve Çok Fazlı Doğrusal Regresyon Fonksiyonları yöntemleri ile ölçülmüştür.Üçüncü aşamada, olağandışı davrandığı belirlenen araçların sapma şiddetlerinin tanımlanması ve sınıflandırılması işlemleri gerçekleştirilir. Bunun için, önce, kaza yapmış araçlara ait görüntülerden bir eğitim kümesi oluşturulmuştur. Kaza görüntülerinden elde edilen özellik vektörleri şiddetlerine göre düşük ve yüksek şiddetli olmak üzere 2 sınıfa yerleştirilerek sınıflandırma sisteminin eğitilmesi sağlanmıştır. Sınıflandırma için k-en yakın komşuluk ve Destek Vektör Makineleri yöntemleri kullanılmıştır. Sahne üzerinde izlenen araçların olağandışı davrandığı belirlendiğinde, sınıflandırma işleminden geçirilerek olayın şiddet derecesi belirlenmiştir.Geliştirilen sistemin başarısını değerlendirmek için, deneysel ve doğal ortamdan elde edilen görüntüler ile yapılan olağandışı olay belirleme değerlendirmeleri sonucunda %83 ve %89 doğru belirleme başarısı elde edilmiştir. Olağandışı olayların şiddetlerine göre sınıflandırılması testleri ile deney görüntülerinde %83, doğal ortam görüntülerinde %75 doğru sınıflandırma başarısı elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, olağandışı araç hareketlerinin olasılıksal olarak belirlenebileceğini ve olağandışı olayların bu olasılıklara bağlı olarak şiddet analizlerinin başarıyla yapılabileceğini göstermektedir.