CN104282158A - 一种交通信号灯智能控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了交通信号灯智能控制方法和系统：针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并对采集到的图像进行分析，得到分析结果；预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域，分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，切换判决包括：根据T2时长内得到的各分析结果，确定T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。应用本发明所述方案，能够实现准确、安全的交通信号灯切换控制。

Description

一种交通信号灯智能控制方法和系统

技术领域

本发明涉及智能交通领域，特别涉及一种交通信号灯智能控制方法和系统。

背景技术

现有技术中，可采用以下两种方式来实现对于交通信号灯的智能控制，即基于红外线检测技术的控制方式和手按式控制方式，分别介绍如下。

1）基于红外线检测技术的控制方式

通过红外线检测技术检测斑马线两侧的行人等待区域中是否有行人，当检测到有行人时，将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，将机动车方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，从而使得行人可以通行，否则，行人方向的交通信号灯为红灯，从而使得机动车可以通行；

2）手按式控制方式

手按式交通信号灯又称为自控式交通信号灯，也可称为行人过街控制器，行人可以通过按动按钮来实现交通信号灯的切换，即将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，将机动车方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，从而使得行人可以获取一段限定的通行时间。

但是，上述两种方式在实际应用中均会存在一定的问题，如：

对于方式1），红外线检测技术的准确性较差，无法屏蔽动物、落叶等非行人的干扰；另外，仅仅依据斑马线两侧的行人等待区域中是否有行人来进行切换判决，判决方式过于简单，容易发生误判，很可能导致机动车一直无法通行；

对于方式2），行人很可能不知道如何使用按钮，或者嫌弃麻烦不去使用，从而闯红灯造成危险；另外，频繁地操作按钮很容易使按钮损坏，一旦损坏而又未及时更换或修复的话，则会无法进行交通信号灯的切换，从而带来安全隐患；再有，行人可能会按按钮取乐，从而影响机动车的安全、顺利通行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种交通信号灯智能控制方法和系统、能够实现准确、安全的交通信号灯切换控制。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种交通信号灯智能控制方法，包括：

针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并对采集到的图像进行分析，得到分析结果；所述预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域，所述分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；

当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，所述切换判决包括：根据所述T2时长内得到的各分析结果，确定所述T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，否则，维持行人方向的交通信号灯为红灯不变。

一种交通信号灯智能控制系统，包括：采集单元、分析单元和控制单元；

所述采集单元，用于针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并将采集到的图像发送给所述分析单元；所述预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域；

所述分析单元，用于对每次接收到的图像进行分析，得到分析结果，并发送给所述控制单元；所述分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；

所述控制单元，用于当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，所述切换判决包括：根据所述T2时长内得到的各分析结果，确定所述T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，否则，维持行人方向的交通信号灯为红灯不变。

可见，采用本发明所述方案，通过图像采集和分析技术来获取斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量等信息，相比于红外线检测技术，可避免非行人的干扰，而且，依据一定时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量来进行切换判决，判决方式更为合理，从而提高了判决结果的准确性；另外，本发明所述方案无需行人参与，因此可避免按钮损坏等问题，从而提高了安全性；再有，采用本发明所述方案，可避免出现斑马线两侧的行人等待区域中没有行人，而机动车方向的交通信号灯为红灯的情况，从而提高了主干道的通行效率，降低了交通压力；再有，本发明所述方案中采集到的图像还可为在斑马线附近发生的交通事故提供图像证据，从而提高了采集到的图像的利用率。

附图说明

图1为本发明交通信号灯智能控制方法实施例的流程图。

图2为本发明斑马线内区域和斑马线两侧的行人等待区域的示意图。

图3为本发明交通信号灯智能控制系统实施例的组成结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下参照附图并举实施例，对本发明所述方案作进一步的详细说明。

图1为本发明交通信号灯智能控制方法实施例的流程图。如图1所示，包括：

步骤11：针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并对采集到的图像进行分析，得到分析结果；预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域，分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量。

本步骤中，可利用摄像机来对预定区域进行图像采集，当预定区域为斑马线两侧的行人等待区域时，可在斑马线两侧分别架设一个摄像机，每个摄像机分别对应一侧的行人等待区域，每个摄像机可分别位于本侧的交通信号灯支架上，两个摄像机同步工作；或者，也可以在机动车车道上方架设一个摄像机，利用该摄像机来同时采集斑马线两侧的行人等待区域；较佳地，可采用后一种方式。

行人等待区域的大小可根据实际需要，可通过调整摄像机的角度等来确定。

另外，在实际应用中，可进一步为摄像机配备补光设备，以便在夜晚等光照条件不好的情况下，为摄像机补光，从而得到质量符合要求的图像。

所述T1的具体取值同样可根据实际需要而定，通常其取值较小，即每间隔很短的时长，则进行一次图像采集，从而形成视频流输出。

对于每次采集到的图像，可通过对其进行分析，得到每次的分析结果，即斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量，如果利用两个摄像机进行图像采集，那么可分别对每个摄像机采集到的图像进行分析，从而分别得到斑马线每侧的行人等待区域中的行人数量，并将两者相加，即可得到斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；如何进行分析为现有技术。

步骤12：当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，包括：根据T2时长内得到的各分析结果，确定T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，否则，维持行人方向的交通信号灯为红灯不变。

在实际应用中，可在当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯后，每经过T2时长，则进行一次切换判决；或者，当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯并经过T4时长后，每经过T2时长，则进行一次切换判决。

后一种方式的好处在于：可以使机动车获得更多的通行时间。假设在将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯之后的第一次切换判决，判决结果为需要将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，那么，按照前一种方式，机动车只会获得T2的通行时间，而按照后一种方式，机动车将会获得T2+T4的通行时间。

所述T2、T3和T4的具体取值均可根据实际需要而定。

本步骤中，每经过T2时长，则可进行一次切换判决，即：确定T2时长内得到的各分析结果的均值是否大于第一阈值，如果是，则确定满足切换要求；或者，将T2时长内得到的各分析结果分别与第二阈值进行比较，并统计大于第二阈值的分析结果的个数，计算统计出的分析结果的个数占T2时长内得到的分析结果的总个数的百分比，确定该百分比是否大于第三阈值，如果是，则确定满足切换要求；一旦确定满足切换要求，则可将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，相应地，将机动车方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。

在实际应用中，某一时刻，斑马线某一侧或两侧的行人等待区域中可能会突然出现很多行人，但这些行人可能并不需要过斑马线，只是要右转弯或左转弯等，所以，如果仅仅依据这一时刻的情况来进行切换判决，显然会发生判决错误，而本发明所述方案中，综合考虑T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量，从而可克服上述问题，提高判决结果的准确性。

所述第一阈值、第二阈值和第三阈值的具体取值均可根据实际需要而定。

举例说明：假设T1=1s，T2=3s（为便于说明，假设一个较小值），那么，每经过3s，则会得到3个分析结果，分别为分析结果A、分析结果B和分析结果C，其中，分析结果A的取值为4、分析结果B的取值为6、分析结果C的取值为8；计算三者的均值：（4＋6＋8）/3=6，大于第一阈值5，则可确定满足切换要求；或者，将三个统计结果分别与第二阈值5进行比较，统计出有两个分析结果的取值大于5，那么，经计算2/3＝66.7％，大于第三阈值60％，则可确定满足切换要求。

当行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯后，将会持续一段时间，即当经过T3时长后，再将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。

另外，为了提醒行人注意通行时间，在实际应用中，在将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯之后，当确定距离绿灯结束还剩T5时长时，T5<T3，可进行绿灯结束倒计时显示，当倒计时结束时，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。

举例说明：假设T3=30s，T5＝10s，那么，在将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯之后，经过20s（T3-T5），即可按照10s、9s、8s、……的方式进行绿灯结束倒计时显示。

再有，为了更好地方便行人通行，在进行绿灯结束倒计时显示之前，还可进一步进行以下处理：确定是否需要延长绿灯持续时间，如果是，则在经过T6时长后，进行绿灯结束倒计时显示。

举例说明：假设T3=30s，T5＝10s，T6=10s，那么，在将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯之后，按照原来的处理方式，经过20s（T3-T5）之后，即需要进行倒计时显示，但是，为了更好地方便行人通行，可在再经过10s（T6）之后，再按照10s、9s、8s、……的方式进行绿灯结束倒计时显示。

为此，步骤11中所述的预定区域可进一步包括：斑马线内区域；图2为本发明斑马线内区域和斑马线两侧的行人等待区域的示意图；如果在机动车车道上方架设一个摄像机，那么则可利用该摄像机来同时拍摄斑马线两侧的行人等待区域和斑马线内区域；相应地，确定是否需要延长绿灯持续时间的方式可包括但不限于以下三种：

1）步骤11中得到的分析结果可进一步包括：斑马线内区域中的行人数量；

确定是否需要延长绿灯持续时间包括：确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于第四阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

2）步骤11中得到的分析结果可进一步包括：斑马线内区域中的行人平均行走速度；

确定是否需要延长绿灯持续时间包括：确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

针对某一行人，可通过分析其在前后两次采集到的图像中的位置变化，确定出该行人的行走速度；

3）步骤11中得到的分析结果可进一步包括：斑马线内区域中的行人数量以及斑马线内区域中的行人平均行走速度；

确定是否需要延长绿灯持续时间包括：确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于第四阈值，和/或，最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；即只要有一项确定结果为是，则可确定需要延长绿灯持续时间，或者，当两项确定结果均为是时，才确定需要延长绿灯持续时间。

所述第四阈值和第五阈值的具体取值均可根据实际需要而定。

至此，即完成了关于本发明方法实施例的介绍。

基于上述介绍，图3为本发明交通信号灯智能控制系统实施例的组成结构示意图。如图3所示，包括：采集单元、分析单元和控制单元；

采集单元，用于针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并将采集到的图像发送给分析单元；预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域；

分析单元，用于对每次接收到的图像进行分析，得到分析结果，并发送给控制单元；分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；

控制单元，用于当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，切换判决包括：根据T2时长内得到的各分析结果，确定T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，否则，维持行人方向的交通信号灯为红灯不变。

具体地，控制单元确定T2时长内得到的各分析结果的均值是否大于第一阈值，如果是，则确定满足切换要求；

或者，控制单元将T2时长内得到的各分析结果分别与第二阈值进行比较，并统计大于第二阈值的分析结果的个数，计算统计出的分析结果的个数占T2时长内得到的分析结果的总个数的百分比，确定该百分比是否大于第三阈值，如果是，则确定满足切换要求。

具体地，当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯后，每经过T2时长，则控制单元进行一次切换判决；

或者，当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯并经过T4时长后，每经过T2时长，则控制单元进行一次切换判决。

如图3所示，所述系统中还可进一步包括：显示单元；

相应地，控制单元可进一步用于，在将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯之后，当确定距离绿灯结束还剩T5时长时，T5<T3，控制显示单元进行绿灯结束倒计时显示，当倒计时结束时，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。

控制单元还可进一步用于，在控制显示单元进行绿灯结束倒计时显示之前，确定是否需要延长绿灯持续时间，如果是，则在经过T6时长后，控制显示单元进行绿灯结束倒计时显示。

相应地，预定区域可进一步包括：斑马线内区域；

分析结果可进一步包括：斑马线内区域中的行人数量；控制单元确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于第四阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

或者，分析结果可进一步包括：斑马线内区域中的行人平均行走速度；控制单元确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

或者，分析结果可进一步包括：斑马线内区域中的行人数量以及斑马线内区域中的行人平均行走速度；控制单元确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于第四阈值，和/或，最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间。

图3所示系统实施例的具体工作流程请参照前述方法实施例中的相应说明，此处不再赘述。

另外，如前所述，采集单元通常为摄像机，根据系统需求以及摄像机类型等的不同，可以将分析单元集成到摄像机芯片中，与采集单元合为一体，或者，也可以以服务器形式或嵌入式设备形式独立存在。

总之，采用本发明所述方案，能够实现准确、安全的交通信号灯切换控制。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种交通信号灯智能控制方法，其特征在于，包括：

针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并对采集到的图像进行分析，得到分析结果；所述预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域，所述分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；

当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，所述切换判决包括：根据所述T2时长内得到的各分析结果，确定所述T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，否则，维持行人方向的交通信号灯为红灯不变。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定是否满足切换要求包括：

确定所述T2时长内得到的各分析结果的均值是否大于第一阈值，如果是，则确定满足切换要求；

或者，将所述T2时长内得到的各分析结果分别与第二阈值进行比较，并统计大于所述第二阈值的分析结果的个数，计算统计出的分析结果的个数占所述T2时长内得到的分析结果的总个数的百分比，确定该百分比是否大于第三阈值，如果是，则确定满足切换要求。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，则进行一次切换判决包括：

当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯后，每经过所述T2时长，则进行一次切换判决；

或者，当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯并经过T4时长后，每经过所述T2时长，则进行一次切换判决。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯包括：

当确定距离绿灯结束还剩T5时长时，T5<T3，进行绿灯结束倒计时显示；

当倒计时结束时，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述进行绿灯结束倒计时显示之前，进一步包括：确定是否需要延长绿灯持续时间，如果是，则在经过T6时长后，进行绿灯结束倒计时显示。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述预定区域进一步包括：斑马线内区域；

所述分析结果进一步包括：斑马线内区域中的行人数量；所述确定是否需要延长绿灯持续时间包括：确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于第四阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

或者，所述分析结果进一步包括：斑马线内区域中的行人平均行走速度；所述确定是否需要延长绿灯持续时间包括：确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

或者，所述分析结果进一步包括：斑马线内区域中的行人数量以及斑马线内区域中的行人平均行走速度；所述确定是否需要延长绿灯持续时间包括：确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于所述第四阈值，和/或，最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于所述第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间。

7.一种交通信号灯智能控制系统，其特征在于，包括：采集单元、分析单元和控制单元；

所述采集单元，用于针对预定区域，每经过T1时长，则进行一次图像采集，并将采集到的图像发送给所述分析单元；所述预定区域包括：斑马线两侧的行人等待区域；

所述分析单元，用于对每次接收到的图像进行分析，得到分析结果，并发送给所述控制单元；所述分析结果包括：斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量；

所述控制单元，用于当行人方向的交通信号灯为红灯时，每经过T2时长，T2>T1，则进行一次切换判决，所述切换判决包括：根据所述T2时长内得到的各分析结果，确定所述T2时长内斑马线两侧的行人等待区域中的行人数量是否满足切换要求，如果是，则将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯，并在当经过T3时长后，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯，否则，维持行人方向的交通信号灯为红灯不变。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述控制单元确定所述T2时长内得到的各分析结果的均值是否大于第一阈值，如果是，则确定满足切换要求；

或者，所述控制单元将所述T2时长内得到的各分析结果分别与第二阈值进行比较，并统计大于所述第二阈值的分析结果的个数，计算统计出的分析结果的个数占所述T2时长内得到的分析结果的总个数的百分比，确定该百分比是否大于第三阈值，如果是，则确定满足切换要求。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯后，每经过所述T2时长，则所述控制单元进行一次切换判决；

或者，当行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯并经过T4时长后，每经过所述T2时长，则所述控制单元进行一次切换判决。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述系统中进一步包括：显示单元；

所述控制单元进一步用于，在将行人方向的交通信号灯由红灯切换为绿灯之后，当确定距离绿灯结束还剩T5时长时，T5<T3，控制所述显示单元进行绿灯结束倒计时显示，当倒计时结束时，将行人方向的交通信号灯由绿灯切换为红灯。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，

所述控制单元进一步用于，在控制所述显示单元进行绿灯结束倒计时显示之前，确定是否需要延长绿灯持续时间，如果是，则在经过T6时长后，控制所述显示单元进行绿灯结束倒计时显示。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，

所述预定区域进一步包括：斑马线内区域；

所述分析结果进一步包括：斑马线内区域中的行人数量；所述控制单元确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于第四阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

或者，所述分析结果进一步包括：斑马线内区域中的行人平均行走速度；所述控制单元确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间；

或者，所述分析结果进一步包括：斑马线内区域中的行人数量以及斑马线内区域中的行人平均行走速度；所述控制单元确定最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人数量是否大于所述第四阈值，和/或，最新得到的分析结果中的斑马线内区域中的行人平均行走速度是否小于所述第五阈值，如果是，则确定需要延长绿灯持续时间。