CN103236178B - 信号灯模式识别提醒系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种信号灯模式识别提醒系统,包括基座、电源模块、数字相机、中控模块和提醒模块;电源模块为所述数字相机、中控模块和提醒模块供电,数字相机和提醒模块分别与中控模块相连。所述中控模块包括定位子模块、速度感知模块、模式识别子模块。所述定位子模块用于定位车辆行驶的车道,以及车辆距路口的距离;数字相机用于采集车前方视频图像;模式识别子模块用于分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息;速度感知模块用于获取车辆的行驶速度,将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,提醒模块用于根据接收到的提醒指令或者消息,发出相应的提示音。本发明用于在车辆接近路口时判断信号灯状况并提醒驾驶员。

Description

信号灯模式识别提醒系统和方法
技术领域
本发明涉及智能交通设备的技术领域,具体是一种基于模式识别的车载信号灯智能提醒系统。
背景技术
目前随着经济的持续发展,汽车数量急剧增加,城市道路日渐拥堵,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,通过信号灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现交通管理的自动化。
2012年9月12日,中华人民共和国公安部第123号令公布修订后的《机动车驾驶证申领和使用规定》和第124号令公布修订后的《公安部关于修改<机动车登记规定>的决定》。在下发第123号令和第124号令的同时,公安部为了让驾驶员清晰地了解两份新文件,同时下发了《公安部令第123、124号一百问》,该文件交通违法记分章节提及了对机动车在路口抢黄灯通行行为的处罚措施。《道路交通安全法》规定黄灯表示警示,并规定机动车遇路口时应减速通过,黄灯亮时已越过停止线的车辆可继续通过,还未越过停止线的车辆应停车。抢黄灯行为属违反道路交通信号灯通行,对驾驶人处20元以上200元以下罚款,记6分。
黄灯原本是对司机以警示、对交通以缓冲。之所以做出如今的规定,是因为近年来在黄灯时区内发生了不少交通事故。而事故的根本原因是缺乏必要的交通安全意识,甚至使原本是警示灯的黄灯变成了“加速预告灯”。如果遇到大交通流量,闯黄灯行为会引起车堵在交叉路口中央的情况,更会影响交通,不抢黄灯路会更顺畅。另外,由于驾驶员注意力分散或不集中,闯红黄灯现象时有发生。如何根据车速、位置和信号灯的状况来提醒驾驶员成为了解决闯红黄灯问题的关键技术。
目前,车载信号灯提示系统主要依靠红外传感器、光频转换颜色传感器来监测交通信号灯的状态,或在信号灯控制系统中安装信号发射装置,在车内安装信号接收装置,从而达到识别信号灯的目的。红外传感方式和光频转换颜色传感方式容易受到外界颜色的干扰,另外采用这种方式的产品一般都使用可编程传感器,虽然能够进行简单的编程,但对于复杂功能,此类技术将会有很大的局限性,缺少较好的扩展性。在信号灯控制系统中安装信号发射装置的方法,其实质并非信号灯识别,而是由控制系统直接将信号灯的当前状态以广播的方式发送至一定范围内所有车辆的信号接收装置,所以能够准确无误地获得信号灯的当前状态。但由于需要在每一个交通信号灯处安装信号输出装置,此方法成本较高,并不适合当前交通设施的状况。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足,提供一种信号灯模式识别提醒系统和方法,能够在车辆接近路口时根据检测到的信号灯状况提醒驾驶员,有效减少闯红黄灯概率,提高道路通行效率。本发明采用的技术方案是:
一种信号灯模式识别提醒系统,包括基座、电源模块、数字相机、中控模块和提醒模块;电源模块为所述数字相机、中控模块和提醒模块供电,数字相机和提醒模块分别与中控模块相连;通过基座将本系统固定在车身前方不影响驾驶员视线的地方。
所述中控模块包括定位子模块、速度感知模块、模式识别子模块;
所述定位子模块用于定位车辆行驶的车道,以及车辆距路口的距离;当车辆距路口的距离小于预设的距离阈值时,即一旦发现车辆正在接近交叉路口时,触发启动数字相机和模式识别子模块;
所述数字相机用于采集车前方视频图像,并将所述视频图像传输至中控模块;
所述模式识别子模块用于分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息,若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则向提醒模块发出检测失败的消息;
所述速度感知模块用于获取车辆的行驶速度,并能依据速度感知模块发来的触发指令将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,速度感知模块根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令;
所述提醒模块用于根据接收到的提醒指令或者消息,发出相应的提示音。
一种信号灯模式识别提醒方法,包括以下步骤:
a.中控模块中的定位子模块定位车辆行驶的车道,以及车辆距路口的距离;
b.定位子模块判断车辆距路口的距离是否小于预设的距离阈值,若是,则转往步骤c;若否,则转往步骤a;
c.数字相机采集车前方视频图像,并将所述视频图像传输至中控模块;
d.中控模块中的模式识别子模块分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息,然后根据信号灯信息做出下一步动作:若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则转往步骤e;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则转往步骤f;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则转往步骤g;
e.触发速度感知模块对车辆的速度进行判断,根据车辆距路口的距离,速度感知模块将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令;随后转往步骤h;
f.模式识别子模块向提醒模块发出可通行的消息,随后转往步骤h;
g.模式识别子模块向提醒模块发出检测失败的消息,随后转往步骤h;
h.提醒模块根据速度感知模块发来的提醒指令、模式识别子模块发来的消息,发出对应的提示音。
进一步地,所述步骤d具体包括:
d-1.首先对数字相机采集到的视频图像进行预处理;
d-2.然后进行图像分割,找出可能存在信号灯装置的位置进行标记,对标记的对象做区域生长的处理,使具有相似属性的相邻像素点被连接起来,扩展成一个完整的区域;
d-3.利用模板匹配的方法和对信号灯装置内部发光单元进行判断的方法,判断确认信号灯装置;若确认成功,则转往步骤d-4,若无法确认,则向提醒模块发出检测失败的消息;
d-4.确认信号灯装置后,结合定位子模块定位的车辆行驶车道所对应的车辆行驶方向,获取车辆行驶方向所对应的信号灯信息,即判断信号灯的形状和信号灯的颜色,根据行驶方向的信号灯信息,然后做出下一步的动作:若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则向提醒模块发出检测失败的消息。
本发明的优点:
(1)可以提醒驾驶员前方信号灯状况,解决了由于驾驶员疲劳驾驶或精力分散导致的误闯红黄灯安全驾驶问题;
(2)可以降低误闯红黄灯的概率以及由此导致的交通意外的可能性,有效提高道路通行效率。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示:
一种信号灯模式识别提醒系统,包括基座、电源模块、数字相机、中控模块和提醒模块;电源模块为所述数字相机、中控模块和提醒模块供电,数字相机和提醒模块分别与中控模块相连;
所述中控模块包括定位子模块、速度感知模块、模式识别子模块;
所述定位子模块用于定位车辆行驶的车道(在直行、左转、右转或掉头车道上),以及车辆距路口的距离;当车辆距路口的距离小于预设的距离阈值时,即一旦发现车辆正在接近交叉路口时,触发启动数字相机和模式识别子模块;
所述数字相机用于采集车前方视频图像,并将所述视频图像传输至中控模块;
所述模式识别子模块用于分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息,若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则向提醒模块发出检测失败的消息;
所述速度感知模块用于获取车辆的行驶速度,并能依据速度感知模块发来的触发指令将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,速度感知模块根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令;一旦车辆接近交叉路口,并且模式识别子模块识别出车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,就要进行车速的判断,依据车辆行驶的不同速度确定提醒的方式,超过或者低于预设的车速动态阈值,向提醒模块发送的提醒指令是不同的。
所述提醒模块用于根据接收到的提醒指令或者消息,发出相应的提示音。
如图2所示,一种信号灯模式识别提醒方法,包括以下步骤:
a.中控模块中的定位子模块定位车辆行驶的车道(在直行、左转、右转或掉头车道上),以及车辆距路口的距离;
b.定位子模块判断车辆距路口的距离是否小于预设的距离阈值,若是,则转往步骤c;若否,则转往步骤a;
c.数字相机采集车前方视频图像,并将所述视频图像传输至中控模块;
d.中控模块中的模式识别子模块分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息,然后根据信号灯信息做出下一步动作:若车辆行驶方向(即车辆行驶的车道所对应的行驶方向)对应的信号灯为红灯或者黄灯,则转往步骤e;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则转往步骤f;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则转往步骤g;
e.触发速度感知模块对车辆的速度进行判断,根据车辆距路口的距离,速度感知模块将车辆的速度和预设的车速动态阈值(离路口的距离越近,该车速动态阈值越小)比较,根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令;如果车速大于预设的车速动态阈值,则向提醒模块发出超过车速阈值的提醒指令,反之则向提醒模块发出没有超过车速阈值的提醒指令;随后转往步骤h;
f.模式识别子模块向提醒模块发出可通行的消息,随后转往步骤h;
g.模式识别子模块向提醒模块发出检测失败的消息,随后转往步骤h;
h.提醒模块根据速度感知模块发来的提醒指令、模式识别子模块发来的消息,发出对应的提示音。
所述步骤d主要由模式识别子模块进行,具体包括:
d-1.首先对数字相机采集到的视频图像进行预处理;
对数字相机拍摄到的视频图像需要做前期的场景预处理,这是因为受到光线强弱、天气状况等的影响,数字相机拍摄到的画面如果直接进行分析处理,会使准确度降低,所以针对拍摄到的画面要在前期做好处理工作,包括增加图像的对比度等准备工作。
d-2.然后进行图像分割,找出可能存在信号灯装置的位置进行标记,对标记的对象做区域生长的处理,使具有相似属性的相邻像素点被连接起来,扩展成一个完整的区域;该完整的区域为可能的信号灯装置,在下面的步骤会做判断确认。
d-3.利用模板匹配的方法和对信号灯装置内部发光单元进行判断的方法,判断确认信号灯装置;若确认成功,则转往步骤d-4,若无法确认,则向提醒模块发出检测失败的消息;
其中,模板匹配的原理如下:我国在GB14887中对交通灯的形状有详细的描述,包括信号灯装置设置的方式、长宽比例等,可以据此判断信号灯装置,排除图像中的其它干扰物;在模式识别子模块中预置了信号灯装置的模板,尽量涵盖目前我国所使用的各种类型的信号灯外形。在模版匹配的过程中,由于距离路口的位置不同加之光线的影响,图像中的信号灯装置大小不可能是实际的大小,在这里我们采取比例匹配的方法,将信号灯装置几种不同比例的模板都预置在了系统中。在进行模板匹配的时候是利用信号灯装置外框的比例进行的。进行模板匹配后,再对待确认的信号灯装置内部是否存在发光单元进行判断,如果其内部具有发光单元,则可以判定为信号灯装置。
d-4.确认信号灯装置后,结合定位子模块定位的车辆行驶车道所对应的车辆行驶方向,获取车辆行驶方向所对应的信号灯信息,即判断信号灯的形状和信号灯的颜色,根据行驶方向的信号灯信息,然后做出下一步的动作:若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则向提醒模块发出检测失败的消息;下面针对车辆不同的行驶方向做细致的阐述:
车辆直行:对直行的车辆一般用直行箭头灯或圆形灯进行控制。当定位子模块定位到目前车辆处于直行车道上,模式识别子模块应进行直行信号灯信息的获取,若检测到直行箭头灯,则进一步判断其颜色,若检测结果是红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若检测结果是绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息。若没有检测到直行箭头灯,则检测是否有圆形灯,若有圆形灯,则将圆形灯作为直行的指示灯,检测圆形灯的颜色,若圆形灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若检测结果是绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息。若既无直行箭头灯也无圆形灯,则向提醒模块发出检测失败的消息。
车辆左转:对左转的车辆一般用左转箭头灯进行控制。当定位子模块定位到目前车辆处于左转车道上,模式识别子模块应首先判断是否有左转箭头灯,若有,则检测其颜色,如果是红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;如果是绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息。如果没有左转箭头灯,则可能是左转和直行共用一个圆形灯,或者信号灯检测失败,此时为简便起见,均向提醒模块发出检测失败的消息。
车辆右转:对右转的车辆一般也用箭头灯进行控制。当定位子模块定位到目前车辆处于右转车道上,模式识别子模块应首先判断是否有右转箭头灯,若有,则检测其颜色,如果是红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;如果是绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息。如果没有检测到右转箭头灯,则表明此路口右转车辆可不受信号灯控制,随时可以右转,此时不触发提醒模块。
车辆掉头:对掉头的车辆一般用掉头箭头灯进行控制。当定位子模块定位到目前车辆处于掉头车道上,模式识别子模块应首先判断是否有掉头箭头灯,若有,则检测其颜色,如果是红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;如果是绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息。如果没有检测到掉头箭头灯,则向提醒模块发出检测失败的消息。
上述步骤h.提醒模块根据速度感知模块发来的提醒指令、模式识别子模块发来的消息,发出对应的提示音,具体包括:
若提醒模块收到的是模式识别子模块发送来的检测失败的消息,则发出“判断失败,请安全行驶”的提示音;若提醒模块收到的是模式识别子模块发送来的可通行的消息,则表明车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,提醒模块发出“前方路口,请通过”的提示音;若提醒模块收到的是速度感知模块发来的提醒指令,表明车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则分两种情况处理:当收到的是超过车速阈值的提醒指令,则发出“前方路口,立即停车”的提示音,并且该提示音加高音量;当收到的是没有超过车速阈值的提醒指令,则发出“前方路口,减速停车”的提示音。

Claims (5)

1.一种信号灯模式识别提醒系统,包括基座、电源模块,其特征在于:还包括数字相机、中控模块和提醒模块;电源模块为所述数字相机、中控模块和提醒模块供电,数字相机和提醒模块分别与中控模块相连;
所述中控模块包括定位子模块、速度感知模块、模式识别子模块;
所述定位子模块用于定位车辆行驶的车道,以及车辆距路口的距离;当车辆距路口的距离小于预设的距离阈值时,触发启动数字相机和模式识别子模块;
所述数字相机用于采集车前方视频图像,并将所述视频图像传输至中控模块;
所述模式识别子模块用于分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息,若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则向提醒模块发出检测失败的消息;
所述速度感知模块用于获取车辆的行驶速度,并能依据速度感知模块发来的触发指令将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,速度感知模块根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令;
所述提醒模块用于根据接收到的提醒指令或者消息,发出相应的提示音。
2.一种信号灯模式识别提醒方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.中控模块中的定位子模块定位车辆行驶的车道,以及车辆距路口的距离;
b.定位子模块判断车辆距路口的距离是否小于预设的距离阈值,若是,则转往步骤c;若否,则转往步骤a;
c.数字相机采集车前方视频图像,并将所述视频图像传输至中控模块;
d.中控模块中的模式识别子模块分析处理接收到的视频图像,提取信号灯信息,然后根据信号灯信息做出下一步动作:若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则转往步骤e;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则转往步骤f;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则转往步骤g;
e.触发速度感知模块对车辆的速度进行判断,根据车辆距路口的距离,速度感知模块将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令;随后转往步骤h;
f.模式识别子模块向提醒模块发出可通行的消息,随后转往步骤h;
g.模式识别子模块向提醒模块发出检测失败的消息,随后转往步骤h;
h.提醒模块根据速度感知模块发来的提醒指令、模式识别子模块发来的消息,发出对应的提示音。
3.如权利要求2所述的信号灯模式识别提醒方法,其特征在于,所述步骤d具体包括:
d-1.首先对数字相机采集到的视频图像进行预处理;
d-2.然后进行图像分割,找出可能存在信号灯装置的位置进行标记,对标记的对象做区域生长的处理,使具有相似属性的相邻像素点被连接起来,扩展成一个完整的区域;
d-3.利用模板匹配的方法和对信号灯装置内部发光单元进行判断的方法,判断确认信号灯装置;若确认成功,则转往步骤d-4,若无法确认,则向提醒模块发出检测失败的消息;
d-4.确认信号灯装置后,结合定位子模块定位的车辆行驶车道所对应的车辆行驶方向,获取车辆行驶方向所对应的信号灯信息,即判断信号灯的形状和信号灯的颜色,根据行驶方向的信号灯信息,然后做出下一步的动作:若车辆行驶方向对应的信号灯为红灯或者黄灯,则触发速度感知模块对车辆的速度进行判断;若车辆行驶方向对应的信号灯为绿灯,则向提醒模块发出可通行的消息;若提取信号灯信息失败,没有检测到车辆行驶方向对应的信号灯,则向提醒模块发出检测失败的消息。
4.如权利要求2所述的信号灯模式识别提醒方法,其特征在于:在步骤e中,所述速度感知模块将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,根据比较结果向提醒模块发出相应的提醒指令,具体为:速度感知模块将车辆的速度和预设的车速动态阈值比较,如果车速大于预设的车速动态阈值,则向提醒模块发出超过车速阈值的提醒指令,反之则向提醒模块发出没有超过车速阈值的提醒指令。
5.如权利要求2所述的信号灯模式识别提醒方法,其特征在于:所述步骤h具体包括:
若提醒模块收到的是模式识别子模块发送来的检测失败的消息,则发出“判断失败,请安全行驶”的提示音;若提醒模块收到的是模式识别子模块发送来的可通行的消息,则提醒模块发出“前方路口,请通过”的提示音;若提醒模块收到的是速度感知模块发来的提醒指令,则分两种情况处理:当收到的是超过车速阈值的提醒指令,则发出“前方路口,立即停车”的提示音,并且该提示音加高音量;当收到的是没有超过车速阈值的提醒指令,则发出“前方路口,减速停车”的提示音。
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