CN104599512A - 一种红绿灯自动调节方法、自动调节系统及红绿灯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红绿灯自动调节方法、自动调节系统及红绿灯系统，所述方法包括：S1、通过摄像头获取交通路口各个方向的图片或视频；S2、通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆；S3、根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。这种调节方法可以实现自动且合理的分配红绿灯时间，提高车辆的通过率，减少车辆等待时间。
Description
技术领域
本发明涉及交通控制领域，尤其涉及一种红绿灯自动调节方法、自动调节系统及红绿灯系统。
背景技术
马路上的红绿灯是保证道路通畅的必要手段，当前红绿灯的延时控制一般是固定的，红灯时间和绿灯时间都是预先设置的固定长度的时间。这种时间分配方式明显不能保证红绿灯时间的合理控制，特别是在通行车辆变动较大的情况下，例如，若某一方向的车辆较与之交叉的方向的车辆要多很多，再例如，某个路口在某个时间段在纵向方向上的车辆多，而再另一个时间段在横向方向上的车辆多，这些情况下红绿灯一般不能实现自动的分配较多的绿灯时间在车辆较多的方向上，不合理的红绿灯时间控制会导致或者加重车流堵塞。
另外，现有技术中也有基于车流量进行红绿灯控制的手段，但是车流量属于动态过程，基于车流量的检测需要持续进行车流量数据的更新，并且在进行时间重新分配时，是通过不断的尝试改变车流量达到各个方向的车流量相等，调节过程比较耗时。因此，基于车流量进行红绿灯分配不仅需要很大的计算量，而且控制调节过程不够实时。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不合理的红绿灯时间 控制导致或者加重车流堵塞的缺陷，提供一种红绿灯自动调节方法、自动调节系统及红绿灯系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种红绿灯自动调节方法，用于对交通路口的红绿灯时间进行控制，所述方法包括：
S1、通过摄像头获取交通路口各个方向的图片或视频；
S2、通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆；
S3、根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
本发明所述的红绿灯自动调节方法，其中，所述多个方向包括：相互交叉的第一方向和第二方向、与第一方向相反且平行的第三方向、与第二方向相反且平行的第四方向；若第一方向至第四方向的通行车辆分别为N1、N2、N3、N4，其中，N1、N2、N3、N4均为大于零的整数；则所述步骤S3中，通过以下公式计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间：
G13＝R24＝T*Max13/(Max13+Max24),G24＝R13＝T*Max24/(Max13+Max24)
其中，G13代表第一方向与第三方向的绿灯显示时间、R13代表第一方向与第三方向的红灯显示时间、Max13代表N1和N3之中的较大值；G24代表第二方向与第四方向的绿灯显示时间、R24代表第二方向与第四方向的红灯显示时间、Max24代表N2和N4之中的较大值；T代表所述总时间。
本发明所述的红绿灯自动调节方法，其中，所述步骤S2包括分别基于以下步骤获取每个方向的通行车辆：
S21、对当前方向的图像进行自适应二值化处理，分割出车辆所在的区域 块；
S22、对二值化的图像进行边缘检测，获取到所有的区域块的边缘信息；
S23、对每个区域块的边缘信息进行矩形相似度检测，如果某个区域块的矩形相似度检测结果大于某一阈值，则判定该区域有车辆；
S24、统计该图像内车辆的个数。
本发明还公开了一种红绿灯自动调节系统，用于对交通路口的红绿灯时间进行控制，所述自动调节系统包括：
图像采集模块：用于获取交通路口各个方向的图片或视频；
车量统计模块：用于通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆；
红绿灯控制模块：根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
本发明所述的红绿灯自动调节系统，其中，所述多个方向：包括相互交叉的第一方向和第二方向、与第一方向相反且平行的第三方向、与第二方向相反且平行的第四方向；若第一方向至第四方向的通行车辆分别为N1、N2、N3、N4，其中，N1、N2、N3、N4均为大于零的整数；则所述红绿灯控制模块通过以下公式计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间：
G13＝R24＝T*Max13/(Max13+Max24),G24＝R13＝T*Max24/(Max13+Max24)
其中，G13代表第一方向与第三方向的绿灯显示时间、R13代表第一方向与第三方向的红灯显示时间、Max13代表N1和N3之中的较大值；G24代表第二方向与第四方向的绿灯显示时间、R24代表第二方向与第四方向的红灯显示时间、Max24代表N2和N4之中的较大值；T代表所述总时间。
本发明所述的红绿灯自动调节系统，其中，所述图像采集模块包括与所述多个方向一一对应的多个摄像机，每个摄像机安装在红绿灯架的悬臂上且用于采集一个方向的图像；车量统计模块包括与所述多个摄像机一一对应连接的多个车量统计子模块，每个车量统计子模块安装在对应的摄像机所在的红绿灯架的基座上，每个车量统计子模块包括图像处理单元和通信单元；
图像处理单元，用于对当前方向的图像进行自适应二值化处理，分割出车辆所在的区域块，对二值化的图像进行边缘检测并获取到所有的区域块的边缘信息，再对每个区域块的边缘信息进行矩形相似度检测，如果某个区域块的矩形相似度检测结果大于某一阈值，则判定该区域有车辆，并统计该图像内车辆的个数；
通信单元，用于将图像处理单元统计的车辆个数发送给红绿灯控制模块。
本发明还公开了一种红绿灯系统，包括红绿灯以及控制所述红绿灯工作的所述的红绿灯自动调节系统。
实施本发明的红绿灯自动调节方法、自动调节系统及红绿灯系统，具有以下有益效果：本发明通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆，再根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，这种调节方法每调节一次仅需要统计一次通行车辆，工作量小，而且调节时是针对同时刻的通行车辆的比例分配时间，所以不用经历不断尝试寻求最佳分配时间的过程，调节实时性更高，因此，本发明可以实现自动且合理的分配红绿灯时间，提高车辆的通过率，减少车辆等待时间。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明红绿灯自动调节系统的结构示意图；
图2是本发明红绿灯自动调节方法的流程图；
图3是图2中步骤S2中获取一个方向的通行车辆的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，是本发明红绿灯自动调节系统的结构示意图。本发明的自动调节系统用于对交通路口的红绿灯时间进行控制，其主要包括：
图像采集模块10：用于获取交通路口各个方向的图片或视频；其中，所述图像采集模块10包括与所述多个方向一一对应的多个摄像机，每个摄像机安装在红绿灯架的悬臂上且用于采集一个方向的图像；
车量统计模块20：用于通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆，该某个时刻为距离该轮红绿灯结束预设时间所对应的时刻，预设时间与分析获取通行车辆所需时间相关，根据经验，预设时间一般优选为1-2s，即在距离该轮红绿灯结束1-2s的时刻采集图片；
红绿灯控制模块30：根据所述多个方向的通行车辆的比例和一轮红绿灯的总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
常见的红绿灯路口一般为十字交叉的路口，包括4个方向，因此较佳实施例中，所述多个方向包括：相互交叉的第一方向和第二方向、与第一方向相反且平行的第三方向、与第二方向相反且平行的第四方向；若第一方向至第四方 向的通行车辆分别为N1、N2、N3、N4，其中，N1、N2、N3、N4均为大于零的整数；则红绿灯控制模块30通过以下公式计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间：
G13＝R24＝T*Max13/(Max13+Max24),G24＝R13＝T*Max24/(Max13+Max24)
其中，G13代表第一方向与第三方向的绿灯显示时间、R13代表第一方向与第三方向的红灯显示时间、Max13代表N1和N3之中的较大值；G24代表第二方向与第四方向的绿灯显示时间、R24代表第二方向与第四方向的红灯显示时间、Max24代表N2和N4之中的较大值；T代表所述总时间。
优选的，在计算车量比例之前，如果Max13和Max24的值均超过了预设值，则不执行基于车量比例的调节控制，直接采用系统默认的红绿灯时间。
具体的，车量统计模块20包括与所述多个摄像机一一对应连接的多个车量统计子模块，每个车量统计子模块安装在对应的摄像机所在的红绿灯架的基座上，每个车量统计子模块包括：图像处理单元21和通信单元22；
其中，图像处理单元21，通过信号线与对应的摄像机连接，可采用中央处理器，用于对当前方向的图像进行自适应二值化处理，分割出车辆所在的区域块，对二值化的图像进行边缘检测并获取到所有的区域块的边缘信息，再对每个区域块的边缘信息进行矩形相似度检测，如果某个区域块的矩形相似度检测结果大于某一阈值，则判定该区域有车辆，最后统计该图像内车辆的个数。
图像处理单元21所采用的上述算法主要是先把车载终端的轮廓线提取出来，一般认为车载终端的形状近似矩形，根据该特征判断是否存在车辆，这种车辆识别的过程快速简单易实现，占用的硬件资源少。
其中，通信单元22，通过信号线与图像处理单元21连接并与所述灯控制模块建立无线通信连接，包括蓝牙模块、无线模块等，用于将图像处理单元 21统计的车辆个数发送给红绿灯控制模块30。
即本实施例是在4个红绿灯架上分别安装一个车量统计子模块，分别负责十字路口的4个方向中的一个方向上的通行车辆统计。每个车量统计子模块单独进行图片处理，如此可以加快数据数据处理速度。当然，也可以将图片集中发往红绿灯控制模块30后统一进行图像处理，这些都在本发明的保护范围之内。
本发明通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆，再根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，这种调节方法每调节一次仅需要统计一次通行车辆，工作量小，而且调节时是针对同时刻的通行车辆的比例分配时间，所以不用经历不断尝试寻求最佳分配时间的过程，调节实时性更高，提高车辆的通过率，减少车辆等待时间。
结合图1，参考图2，本发明还公开了一种红绿灯自动调节方法，用于对交通路口的红绿灯时间进行控制，所述方法包括：
S1、通过摄像头获取交通路口各个方向的图片或视频；
S2、通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆；
S3、根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
一般所述多个方向包括相互交叉的第一方向和第二方向、与第一方向相反且平行的第三方向、与第二方向相反且平行的第四方向；若第一方向至第四方向的通行车辆分别为N1、N2、N3、N4，其中，N1、N2、N3、N4均为大于零的 整数；则所述步骤S3中，通过以下公式计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间：
G13＝R24＝T*Max13/(Max13+Max24),G24＝R13＝T*Max24/(Max13+Max24)
其中，G13代表第一方向与第三方向的绿灯显示时间、R13代表第一方向与第三方向的红灯显示时间、Max13代表N1和N3之中的较大值；G24代表第二方向与第四方向的绿灯显示时间、R24代表第二方向与第四方向的红灯显示时间、Max24代表N2和N4之中的较大值；T代表所述总时间。
优选的，如果Max13和Max24均大于等于预设值，则采用系统默认的红绿灯时间，并退出本轮控制等待下一轮的红绿灯切换前重新执行该方法；否则，如果Max13或Max24小于预设值，才按照计算出来的红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
参考图3，所述步骤S2包括分别基于以下步骤获取每个方向的通行车辆：
S21、对当前方向的图像进行自适应二值化处理，分割出车辆所在的区域块；
S22、对二值化的图像进行边缘检测，获取到所有的区域块的边缘信息；
S23、对每个区域块的边缘信息进行矩形相似度检测，如果某个区域块的矩形相似度检测结果大于某一阈值，则判定该区域有车辆；
S24、统计该图像内车辆的个数。
优选的，在步骤S21之前还可以包括：以车道上的标志线为基准，设定判别区域，步骤S21-S24中均以图片的该判别区域为对象。如此，一方面可以减小运算量，另一方面可以尽量排除干扰。
所述步骤S2中采用图像识别算法，该算法主要是先把车载终端的轮廓线提取出来，一般认为车载终端的形状近似矩形，根据该特征判断是否存在车辆， 这种车辆识别的过程快速简单易实现，占用的硬件资源少。
需要明确的是，本发明中对于通行车辆获取的方式并不做限制，例如还可以采用导航定位方法获取每个方向的通行车辆：车载终端首先将车辆的行驶方向、车速信息和位置信息发送给卫星导航定位系统；红绿灯系统再接收卫星导航定位系统发送行驶方向、车速信息和位置信息，通过分析处理后获得每个方向的等待通行的通行车辆，只要能确定每个方向的等待通行的通行车辆都应在本发明的保护范围之内。
综上所述，本发明通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆，再根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，这种调节方法每调节一次仅需要统计一次通行车辆，工作量小，而且调节时是针对同时刻的通行车辆的比例分配时间，所以不用经历不断尝试寻求最佳分配时间的过程，调节实时性更高，因此，本发明可以实现自动且合理的分配红绿灯时间，提高车辆的通过率，减少车辆等待时间。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种红绿灯自动调节方法，用于对交通路口的红绿灯时间进行控制，其特征在于，所述方法包括：
S1、通过摄像头获取交通路口各个方向的图片或视频；
S2、通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆；
S3、根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
2.根据权利要求1所述的红绿灯自动调节方法，其特征在于，所述多个方向包括：相互交叉的第一方向和第二方向、与第一方向相反且平行的第三方向、与第二方向相反且平行的第四方向；若第一方向至第四方向的通行车辆分别为N1、N2、N3、N4，其中，N1、N2、N3、N4均为大于零的整数；则所述步骤S3中，通过以下公式计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间：
G13＝R24＝T*Max13/(Max13+Max24),G24＝R13＝T*Max24/(Max13+Max24)
其中，G13代表第一方向与第三方向的绿灯显示时间、R13代表第一方向与第三方向的红灯显示时间、Max13代表N1和N3之中的较大值；G24代表第二方向与第四方向的绿灯显示时间、R24代表第二方向与第四方向的红灯显示时间、Max24代表N2和N4之中的较大值；T代表所述总时间。
3.根据权利要求1所述的红绿灯自动调节方法，其特征在于，所述步骤S2包括分别基于以下步骤获取每个方向的通行车辆：
S21、对当前方向的图像进行自适应二值化处理，分割出车辆所在的区域块；
S22、对二值化的图像进行边缘检测，获取到所有的区域块的边缘信息；
S23、对每个区域块的边缘信息进行矩形相似度检测，如果某个区域块的矩形相似度检测结果大于某一阈值，则判定该区域有车辆；
S24、统计该图像内车辆的个数。
4.一种红绿灯自动调节系统，用于对交通路口的红绿灯时间进行控制，其特征在于，所述自动调节系统包括：
图像采集模块(10)：用于获取交通路口各个方向的图片或视频；
车量统计模块(20)：用于通过分析所述图片或视频获得在当前一轮红绿灯时间内某个时刻的多个方向的通行车辆；
红绿灯控制模块(30)：根据所述多个方向的通行车辆的比例和总时间，计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间，并按照该红灯和绿灯的显示时间控制红灯和绿灯的显示。
5.根据权利要求4所述的红绿灯自动调节系统，其特征在于，所述多个方向：包括相互交叉的第一方向和第二方向、与第一方向相反且平行的第三方向、与第二方向相反且平行的第四方向；若第一方向至第四方向的通行车辆分别为N1、N2、N3、N4，其中，N1、N2、N3、N4均为大于零的整数；则所述红绿灯控制模块(30)通过以下公式计算下一轮红绿灯时间内各个方向的红灯和绿灯的显示时间：
G13＝R24＝T*Max13/(Max13+Max24),G24＝R13＝T*Max24/(Max13+Max24)
其中，G13代表第一方向与第三方向的绿灯显示时间、R13代表第一方向与第三方向的红灯显示时间、Max13代表N1和N3之中的较大值；G24代表第二方向与第四方向的绿灯显示时间、R24代表第二方向与第四方向的红灯显示时间、Max24代表N2和N4之中的较大值；T代表所述总时间。
6.根据权利要求4所述的红绿灯自动调节系统，其特征在于，所述图像采集模块(10)包括与所述多个方向一一对应的多个摄像机，每个摄像机安装在红绿灯架的悬臂上且用于采集一个方向的图像；车量统计模块(20)包括与所述多个摄像机一一对应连接的多个车量统计子模块，每个车量统计子模块安装在对应的摄像机所在的红绿灯架的基座上，每个车量统计子模块包括图像处理单元(21)和通信单元(22)；
图像处理单元(21)，用于对当前方向的图像进行自适应二值化处理，分割出车辆所在的区域块，对二值化的图像进行边缘检测并获取到所有的区域块的边缘信息，再对每个区域块的边缘信息进行矩形相似度检测，如果某个区域块的矩形相似度检测结果大于某一阈值，则判定该区域有车辆，并统计该图像内车辆的个数；
通信单元(22)，用于将图像处理单元(21)统计的车辆个数发送给红绿灯控制模块(30)。
7.一种红绿灯系统，其特征在于，包括红绿灯以及控制所述红绿灯工作的如权利要求4-6任一项所述的红绿灯自动调节系统。
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