CN103136938B - 行人过街通道交通信号智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行人过街通道交通信号智能控制系统，包括控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块，其特征在于所述系统还包括采集行人等待区域图像的图像采集模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块；所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换。该系统可以保障交通安全，通过合理安排并显示等候时间，安抚等候人情绪，避免冒险过街行为，提高通行效率。
Description
技术领域
本发明属于智能交通和信号控制领域，包含智能交通信号控制，图像处理模式识别的一种行人过街通道交通信号智能控制系统。
背景技术
随着社会经济发展，我国机动车的数量大幅上升，机动车与行人争道的矛盾日益突出，如何有效管理成为了重要课题。现有许多地方提出“车让人”的概念，但是实际应用中还是存在很多弊端，如行人络绎不绝的地方，车辆一直礼让行人的话，会造成车辆严重拥堵，但是车辆不让行人则导致行人无法过街。传统的按钮式行人过街通道交通信号控制系统，同样具有通行效率低下的问题。因此设计一种新的行人过街通道交通信号智能控制系统非常必要。
发明内容
本发明目的在于提供一种行人过街通道交通信号智能控制系统，解决了现有技术中交通信号灯变换不能根据行人的多少和等候时间的变化进行变换等问题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种行人过街通道交通信号智能控制系统，包括控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块，其特征在于所述系统还包括采集行人等待区域图像的图像采集模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块；所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换。
优选的技术方案是：一种行人过街通道交通信号智能控制系统，包括信号控制机、控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块，其特征在于所述系统还包括采集行人等待区域图像的图像采集模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块；所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换，所述机动车信号灯控制模块、行人过街信号灯控制模块设置在信号控制机内，所述信号控制机根据行人候时当量联动控制机动车信号灯控制模块和行人过街信号灯控制模块。
优选的技术方案是：一种行人过街通道交通信号智能控制系统，包括信号控制机、控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块、设置在行人等待区域的显示模块，其特征在于所述系统还包括采集行人等待区域图像的图像采集模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块；所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换，所述机动车信号灯控制模块、行人过街信号灯控制模块设置在信号控制机内，所述信号控制机根据行人候时当量联动控制机动车信号灯控制模块和行人过街信号灯控制模块；当行人过街信号灯变换时，所述显示模块显示行人过街信号灯当前状态的持续时间。
优选的技术方案是：一种行人过街通道交通信号智能控制系统，包括控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块，其特征在于所述系统还包括采集行人等待区域图像的图像采集模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块、对采集到的行人等待区域图像进行分析处理的图像处理模块；所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换；所述候时当量计算模块通过计算图像处理模块处理后的行人等待区域图像累计获得行人候时当量。
本发明的另一目的在于提供一种采用所述的行人过街通道交通信号智能控制系统进行交通信号智能控制的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
（1）图像采集模块周期采集行人等待区域图像，将采集到的行人等待区域图像传输给候时当量计算模块，所述候时当量计算模块对采集到的行人等待区域图像进行分析处理，并累计获得当前的行人候时当量；
（2）如当前的行人候时当量到达预设门限时，行人过街信号灯控制模块变换行人过街信号灯或者机动车信号灯控制模块变换机动车信号灯，当前的行人候时当量重置为0；
（3）当变换后的行人过街信号灯或者变换后的机动车信号灯持续预定的时间后，行人过街信号灯或者机动车信号灯返回到变换前的信号状态，进行步骤（1），继续循环。
优选的，所述方法中行人候时当量按照公式（I）计算：
其中W为候时当量，N为累计的行人总人数，ti为第i个人等待的时间。
即行人候时当量等于每个变换周期内累计的（交通参与者等候时间×该类型参与者权值）之和。
优选的，所述方法中交通参与者等候时间为图像采集模块当前采集到交通参与者的时刻与首次采集到同一交通参与者的时刻之差。
本发明技术方案中侯时当量，是以每个过街行人的等候时间之和为指标，来评价开启通行信号的必要性的一种全新的交通行为参数，其单位是“人秒”，表示1个人等候1秒钟。比如，1个人等100秒和5个人等待20秒的重要性一致，候时当量都是100人秒。进一步，由于行人和机动车等交通参与者对路权的优先级不同，可以对不同交通参与者的等待时间进行加权计算。折合成统一的对通行效率的评价指标。综合候时当量等于每个（交通参与者等候时间×该类型参与者权值）之和。如无特殊说明，下文中综合候时当量简称候时当量。
本发明提出一种候时当量的全新概念，通过以候时当量为基础创新的发明了一种行人过街通道交通信号智能控制系统，具有实时性，智能性，安全性，高效性的特点。本发明技术方案中行人过街通道交通信号智能控制系统为集成图像处理模式识别技术和智能交通信号控制技术的一种高安全性、高效率的交通信号控制系统。本发明属于基于智能交通和信号控制领域，包含智能交通信号控制，图像处理模式识别的一种行人过街通道交通信号智能控制系统。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
采用本发明技术方案的行人过街通道交通信号智能控制系统进行交通信号智能控制，可以保障交通安全，通过合理安排并显示等候时间，安抚等候人情绪，避免冒险过街行为。另一方面，通过该系统进行交通信号智能控制，提高通行效率，通过对过街需求的准确判别，合理协调人车通行信号，实现对道路的充分利用。总体上，本发明行人过街通道交通信号智能控制系统智能程度高，系统采用视频自动检测行人数，无需行人按钮等操作，检测数据准确客观，可以在人行过街通道上广泛使用。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明技术方案行人过街通道街区示例图；
图2为本发明技术方案视频采集设备的结构示意图。
图3为本发明行人过街通道交通信号智能控制系统的架构图；
图4为本发明行人过街通道交通信号智能控制系统的流程示意图。
1为行人过街信号灯；2为视频采集设备；3为机动车信号灯；4为视频分析设备；5为中间隔离带；6为边缘隔离带；7为非机动车道；8为机动车道；11为行人等待区域；12为行人过街通道。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例
如图3所示，本实施例采用的行人过街通道交通信号智能控制系统，包括信号控制机、设置在行人等待区域11的显示模块、控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块、采集行人等待区域图像的图像采集模块、对采集到的行人等待区域图像进行分析处理的图像处理模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块。所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换。
所述机动车信号灯控制模块、行人过街信号灯控制模块设置在信号控制机内，所述信号控制机根据行人候时当量联动控制机动车信号灯控制模块和行人过街信号灯控制模块启闭变换。当行人过街信号灯变换时，所述显示模块显示行人过街信号灯当前状态的持续时间。所述候时当量计算模块通过计算图像处理模块处理后的行人等待区域图像累计获得行人候时当量。
如图1所示，进行具体实施布置时，整个系统可以囊括信号控制机、机动车信号灯3、行人过街信号灯1、视频采集设备2、视频分析设备4、显示设备。如图2所示的行人过街通道街区示例，该街区设置非机动车道7、机动车道8、行人过街通道12，所述行人过街通道12两端设置行人等待区域11，非机动车道7、机动车道8之间设置边缘隔离带6，不同行驶方向的机动车道8之间设置中间隔离带5；边缘隔离带6朝向机动车道8设置机动车信号灯3；行人等待区域11外侧设置行人过街信号灯1。行人等待区域11内设置有视频采集设备2，所述视频采集设备2与视频分析设备4连接通讯。
以下各个部件的配置情况：如图3所示，信号控制机需要能够支持机动车、行人信号灯，并且能够接入外部控制信号；机动车信号灯需要有红黄绿三色，可用圆盘灯也可用箭头灯；行人过街信号灯需要有红绿双色，可用圆盘灯也可用人形灯；视频采集设备为摄像机及其补光设备，摄像机可为高清相机也可选用标清相机；视频分析设备为工业控制机也可以选用嵌入式处理机；显示设备可选双色或多色LED点阵，也可选用LED显示器。视频分析设备内设置对采集到的行人等待区域图像进行分析处理的图像处理模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块。
如图4所示，使用视频分析设备分析视频采集设备采集到的图像，分析图像中行人等待区的人数，同时记录每个人等待的时间，按下述公式计算候时当量：
其中W为候时当量，N为累计的行人总人数，ti为第i个人等待的时间。
当视频分析设备分析的结果为候时当量超过门限（W>Wt），行人过街放行时，将信号通过转换板输出到信号控制机，信号控制机得到信号将机动车信号灯变为黄灯，等待几秒后置为红灯，同时将行人过街信号灯置为绿灯。信号变换后行人过街信号灯绿灯时间为定值，可按具体道路尺寸预先在信号控制机内设置，候时当量门限的设制也可根据不同的道路，主次干道，甚至高峰平峰时段进行配置，以适应不同的场合。
采用视频采集设备采集行人等待区域内图像，将视频实时传输到视频分析设备中进行分析，检测到进入等待区的行人数量和各自的等待时间，按照候时当量判断，当到达预设的候时当量门限时视频分析设备向信号控制机发出指令，将机动车信号灯转变为红灯，将行人过街信号灯转变为绿灯。在行人等待区域内安装显示设备，实时显示尚需等待时间，安抚等候人情绪。
在道路两侧的人行过街信号灯上方安装视频采集设备，实时检测行人等待区域，将视频传输到视频分析设备。视频分析设备实时分析视频中行人等待区域内人数，同时计算各自的等待时间，结合人数和等待时间计算等候当量。
当等候当量到达预设门限时，视频分析设备向信号控制机发生指令。信号控制机将机动车信号灯转变为红灯，此时机动车停止，将人行信号灯转变为绿灯，行人通行。当一段时间后（信号控制机预设时间），人行信号灯变为红灯，行人停止通行，机动车信号灯变为绿灯，行动车行驶。在行人等待时，人行过街信号灯柱上安装显示设备，实时显示行人过街尚需等待时间，此时间由视频分析设备计算得出，实时在显示设备上显示。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种行人过街通道交通信号智能控制系统，包括控制行人过街信号灯变换的行人过街信号灯控制模块、控制行人过街信号灯变换的机动车信号灯控制模块，其特征在于所述系统还包括采集行人等待区域图像的图像采集模块、根据采集到的行人等待区域图像累计计算获得行人候时当量的候时当量计算模块；所述行人过街信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制行人过街信号灯进行变换或者所述机动车信号灯控制模块根据候时当量计算模块计算的行人候时当量控制机动车信号灯进行变换；所述行人候时当量为每个过街行人的等候时间之和，其单位是“人秒”，所述行人候时当量按照公式（I）计算：
(I);
其中W为候时当量，N为累计的行人总人数，
为第i个人等待的时间。
2.根据权利要求1所述的行人过街通道交通信号智能控制系统，其特征在于所述系统包括信号控制机；所述机动车信号灯控制模块、行人过街信号灯控制模块设置在信号控制机内，所述信号控制机根据行人候时当量联动控制机动车信号灯控制模块和行人过街信号灯控制模块启闭变换。
3.根据权利要求1所述的行人过街通道交通信号智能控制系统，其特征在于所述系统还包括设置在行人等待区域的显示模块，当行人过街信号灯变换时，所述显示模块显示行人过街信号灯当前状态的持续时间。
4.根据权利要求1所述的行人过街通道交通信号智能控制系统，其特征在于所述系统还包括对采集到的行人等待区域图像进行分析处理的图像处理模块；所述候时当量计算模块通过计算图像处理模块处理后的行人等待区域图像累计获得行人候时当量。
5.一种采用权利要求1所述的行人过街通道交通信号智能控制系统进行交通信号智能控制的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
（1）图像采集模块周期采集行人等待区域图像，将采集到的行人等待区域图像传输给候时当量计算模块，所述候时当量计算模块对采集到的行人等待区域图像进行分析处理，并累计获得当前的行人候时当量，所述行人候时当量为每个过街行人的等候时间之和，其单位是“人秒”，所述行人候时当量按照公式（I）计算：
(I);
其中W为候时当量，N为累计的行人总人数，
为第i个人等待的时间；
（2）如当前的行人候时当量到达预设门限时，行人过街信号灯控制模块变换行人过街信号灯或者机动车信号灯控制模块变换机动车信号灯，当前的行人候时当量重置为0；
（3）当变换后的行人过街信号灯或者变换后的机动车信号灯持续预定的时间后，行人过街信号灯或者机动车信号灯返回到变换前的信号状态，进行步骤（1），继续循环。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于所述方法中交通参与者等候时间为图像采集模块当前采集到交通参与者的时刻与首次采集到同一交通参与者的时刻之差。
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