CN107808529B - 基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法及系统。其系统包括切换路口及开启绿灯模块、定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块、判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。切换路口并开启绿灯模块：切换路口并开启当前方向路口绿灯；定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块：通过读取十字路口的监控信息分析两个方向路口有无车辆通行或等待；根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块：根据路口车辆状况延长、缩短或不调整绿灯剩余时间：判断是否关闭当前方向路口绿灯模块：判断绿灯剩余时间t是否大于0。本发明的方法及系统解决了路口红绿灯持续时间固定设置造成交通资源浪费的问题。

Description

基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法及系统

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，特别涉及基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法及系统。

背景技术

目前的路口交通信号灯控制系统通常是将红绿灯初始持续时间设置为固定值。在十字路口场景中，如果绿灯方向路口无车辆通行而红灯方向路口有车辆等待，导致通行效率下降和等待时间过长，造成交通资源的浪费。另外，当前大多数路口安装了视频监控设备来对路口的违章情况进行监控，但目前还没有将视频监控信息与路口红绿灯持续时间控制相结合的技术方案，为此本发明提出基于本地路口视频监控红绿灯控制方法及系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是路口红绿灯初始持续时间固定设置造成交通资源浪费的问题，提出基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法及系统。

本发明依托十字路口交通场景，路口均安装有用于监测违章的路口视频监控设备。本发明应用视频图像识别技术，服务器分析路口监控设备采集到的实时视频图像，识别路口是否有车辆通行或等待。

事先设置十字路口中两个方向路口的绿灯初始持续时间，记为T_i，其中i是路口参数，i＝0和i＝1分别表示十字路口的两个方向的路口；设置时间刻度值T，设置时间增量值N₁和时间减量值N₂，N₁和N₂均为时间值(单位为秒)。

基于本地路口视频监控的红绿灯控制系统，包括切换路口及开启绿灯模块、定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块、判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。

切换路口及开启绿灯模块：将当前方向路口切换为当前i值表示的路口，开启当前方向路口的绿灯，用变量t表示绿灯剩余时间，t＝T_i。

定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块：按时间变化同步计算t＝t-T；读取本地路口的监控信息，采用已有方法分析该时刻路口的车辆状况，包括当前方向路口有无车辆通行和另一方向路口有无车辆等待的状况。

根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块：当另一方向路口无车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否延长绿灯时间，若当前方向路口有车辆通行，则延长绿灯时间，即t＝t+N₁，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；否则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。当另一方向路口有车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否缩短绿灯时间，若当前方向路口无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；否则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。

判断是否关闭当前方向路口绿灯模块：判断t是否大于0，若是，则不关闭当前方向路口绿灯，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；否则关闭当前方向路口的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2，返回切换路口及开启绿灯模块。

基于本地路口视频监控的红绿灯控制系统的系统框图如图1所示。

基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法。其按如下步骤：

步骤1、设置十字路口红绿灯时间参数。

设置十字路口中两个方向路口的绿灯初始持续时间，记为T_i，其中i是路口参数，i＝0和i＝1分别表示十字路口的两个路口；设置时间刻度值T，设置时间增量值N₁和时间减量值N₂，N₁和N₂均为时间值(单位为秒)。

步骤2、切换路口及开启绿灯。

将当前方向路口切换为当前i值表示的路口，开启当前方向路口的绿灯，用变量t表示绿灯剩余时间，t＝T_i。

步骤3、定时读取监控信息及分析路口车辆状况。

按时间变化同步计算t＝t-T；读取本地路口的监控信息，采用已有方法分析该时刻路口的车辆状况，包括当前方向路口有无车辆通行和另一方向路口有无车辆等待的状况。

步骤4、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间。

当另一方向路口无车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否延长绿灯时间，若当前方向路口有车辆通行，则延长绿灯时间，即t＝t+N₁，返回步骤3；否则不调整绿灯时间，进入步骤5。当另一方向路口有车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否缩短绿灯时间，若当前方向路口无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂，进入步骤5；否则不调整绿灯时间，进入步骤5。

步骤5、判断是否关闭当前方向路口绿灯。

判断t是否大于0，若是，则不关闭当前方向路口绿灯，返回步骤3；否则关闭当前方向路口的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2，返回步骤2。

基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法的流程图如图2所示。

本发明的方法及系统具有以下两个优点：

(1)本发明基于现有具有监控的交通系统实现，容易改造。

(2)本发明能够根据路口车辆状况及时调整绿灯剩余时间，提高十字路口的通行效率。

附图说明：

图1是本发明基于本地路口视频监控的红绿灯控制系统的系统框图；

图2是本发明基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法的流程图；

图3是本发明实施例中简化的十字路口交通示意图；

具体实施方式

下面对本发明对具体实施例作详细说明

本发明应用的场景如图3示意，十字路口的四个方向均安装有电子眼、卡口、补光灯、车流量监测设备、违章监测设备等。本发明应用视频图像识别技术，服务器分析路口监控设备采集到的实时视频图像，识别路口是否有车辆等待或通行。本发明实施例使用的红绿灯时间单位为秒。

事先设置十字路口中两个方向路口的绿灯初始持续时间，记为T_i，其中i是路口参数，i＝0和i＝1分别表示十字路口的两个路口；设置时间刻度值T，设置时间增量值N₁和时间减量值N₂，N₁和N₂均为时间值(单位为秒)。本实施例中，在如图3所示的简化的十字路口交通场景中，十字路口的两条交叉道路路口用东西方向道路路口(i＝0)和南北方向道路路口(i＝1)表示，其中i是路口参数；设置时间刻度值T＝1秒；设置东西方向道路路口和南北方向道路路口的绿灯初始持续时间均为30秒，即T_i＝T₀＝T₁＝30秒；设置时间增量值N₁＝5秒，时间减量值N₂＝10秒。

基于本地路口视频监控的红绿灯控制系统，包括切换路口及开启绿灯模块、定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块、判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。

切换路口及开启绿灯模块：将当前方向路口切换为当前i值表示的路口，开启当前方向路口的绿灯，用变量t表示绿灯剩余时间，t＝T_i。本实施例中，在某时刻，路口参数i＝0，则切换当前方向路口为i＝0表示的东西方向道路路口，另一方向路口为南北方向道路路口，开启东西方向道路路口(当前方向路口，i＝0)的绿灯，t＝T₀＝30秒。

定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块：按时间变化同步计算t＝t-T；读取本地路口的监控信息，采用已有方法分析该时刻路口的车辆状况，包括当前方向路口有无车辆通行和另一方向路口有无车辆等待的状况。本实施例中，从t＝30秒开始按秒递减，t＝t-T＝30-1＝29秒时，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析该时刻路口的车辆状况为东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行和南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待。

根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块：当另一方向路口无车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否延长绿灯时间，若当前方向路口有车辆通行，则延长绿灯时间，即t＝t+N₁，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；否则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。当另一方向路口有车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否缩短绿灯时间，若当前方向路口无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；否则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块。本实施例中，此时南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待，并且东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂＝29-10＝19秒，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；

判断是否关闭当前方向路口绿灯模块：判断t是否大于0，若是，则不关闭当前方向路口绿灯，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；否则关闭当前方向路口的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2，返回切换路口及开启绿灯模块。本实施例中，t＝19秒>0，则不关闭当前方向路口绿灯，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块。

在定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块中，此时t＝t-T＝19-1＝18秒，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析十字路口该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂＝18-10＝8秒，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；

在判断是否关闭当前方向路口绿灯模块中，此时t＝8秒>0，则不关闭当前方向路口绿灯，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；

在定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块中，此时t＝t-T＝8-1＝7秒，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析十字路口该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)有车辆通行，则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；

在判断是否关闭当前方向路口绿灯模块中，此时t＝7秒>0，则不关闭当前方向路口绿灯，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；

在定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块中，此时t＝t-T＝7-1＝6秒，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析十字路口该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂＝6-10＝-4秒，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；

在判断是否关闭当前方向路口绿灯模块中，此时t＝-4秒<0，则关闭东西方向道路路口(当前方向路口，i＝0)的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2＝1，返回切换路口及开启绿灯模块。

在切换路口及开启绿灯模块中，此时i＝1表示的南北方向道路路口为当前方向路口，另一方向路口为东西方向道路路口，依次执行后续模块，不再赘述。

基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法。其按如下步骤：

步骤1、设置十字路口红绿灯时间参数。

设置十字路口中两个方向路口的绿灯初始持续时间，记为T_i，其中i是路口参数，i＝0和i＝1分别表示十字路口的两个路口；设置时间刻度值T，设置时间增量值N₁和时间减量值N₂，N₁和N₂均为时间值(单位为秒)。本实施例中，在如图3所示的简化的十字路口交通场景中，十字路口的两条交叉道路路口用东西方向道路路口(i＝0)和南北方向道路路口(i＝1)表示，其中i是路口参数；设置时间刻度值T＝1秒；设置东西方向道路路口和南北方向道路路口的绿灯初始持续时间均为30秒，即T_i＝T₀＝T₁＝30秒；设置时间增量值N₁＝5秒，时间减量值N₂＝10秒。

步骤2、切换路口及开启绿灯。

将当前方向路口切换为当前i值表示的路口，开启当前方向路口的绿灯，用变量t表示绿灯剩余时间，t＝T_i。本实施例中，在某时刻，路口参数i＝0，则切换当前方向路口为i＝0表示的东西方向道路路口，另一方向路口为南北方向道路路口，开启东西方向道路路口(当前方向路口)的绿灯，t＝T₀＝30秒。

步骤3、定时读取监控信息及分析路口车辆状况。

按时间变化同步计算t＝t-T；读取本地路口的监控信息，采用已有方法分析该时刻路口的车辆状况，包括当前方向路口有无车辆通行和另一方向路口有无车辆等待的状况。本实施例中，从t＝30秒开始按秒递减，t＝t-T＝30-1＝29秒时，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行。

步骤4、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间。

当另一方向路口无车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否延长绿灯时间，若当前方向路口有车辆通行，则延长绿灯时间，即t＝t+N₁，返回步骤3；否则不调整绿灯时间，进入步骤5。当另一方向路口有车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否缩短绿灯时间，若当前方向路口无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂，进入步骤5；否则不调整绿灯时间，进入步骤5。本实施例中，此时南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂＝29-10＝19秒，进入步骤5；

步骤5、判断是否关闭当前方向路口绿灯。

判断t是否大于0，若是，则不关闭当前方向路口绿灯，返回步骤3；否则关闭当前方向路口的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2，返回步骤2。本实施例中，t＝19秒>0，则不关闭当前方向路口绿灯，返回步骤3。

在步骤3中，此时t＝t-T＝19-1＝18秒，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析十字路口该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行，则缩短绿灯时间，t＝t-N₂＝18-10＝8秒，进入步骤5；

在步骤5中，此时t＝8秒>0，则不关闭当前方向路口绿灯，返回步骤3；

在步骤3中，此时t＝t-T＝8-1＝7秒，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析十字路口该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)有车辆通行，则不调整绿灯时间，进入步骤5；

在步骤5中，此时t＝7秒>0，则不关闭当前方向路口绿灯，返回步骤3；

在步骤3中，此时t＝t-T＝7-1＝6秒，读取本地路口的监控信息，采用常用的图像识别算法分析十字路口该时刻的车辆状况为南北方向道路路口(另一方向路口)有车辆等待以及东西方向道路路口(当前方向路口)无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂＝6-10＝-4秒，进入步骤5；

在步骤5中，此时t＝-4秒<0，则关闭东西方向道路路口(当前方向路口，i＝0)的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2＝1，返回步骤2。

此时在步骤2中，i＝1表示的南北方向道路路口为当前方向路口，另一方向路口为东西方向道路路口，依次执行后续步骤，不再赘述。

本发明是针对十字路口的，可以扩展为多条道路同时交叉的路口的绿灯时间调整。例如在三条道路同时交叉的路口，可以用i＝0、i＝1和i＝2分别表示不同方向的路口，其中一条为当前方向路口，另外两条统称为另一方向路口或另外方向路口；在四条道路同时交叉的路口，可以用i＝0、i＝1、i＝2和i＝3分别表示不同方向的路口，其中一条为当前方向路口，另外三条统称为另一方向路口或另外方向路口，以此类推，对本发明进行简单扩展，从而实现多条道路同时交叉的路口的绿灯时间合理调整。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于本地路口视频监控的红绿灯控制系统，其特征在于包括切换路口及开启绿灯模块、定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块、判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；

切换路口及开启绿灯模块的特征在于：将当前方向路口切换为当前i值表示的路口，其中i是路口参数，i＝0和i＝1分别表示十字路口的两个方向的路口；开启当前方向路口的绿灯，用变量t表示绿灯剩余时间，t＝T_i，其中T_i是事先设置的i值表示路口的绿灯初始持续时间；

定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块的特征在于：按时间变化同步计算t＝t-T，其中T是事先设置的时间刻度值；读取本地路口的监控信息，分析该时刻路口的车辆状况，包括当前方向路口有无车辆通行和另一方向路口有无车辆等待的状况；

根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间模块的特征在于；当另一方向路口无车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否延长绿灯时间，若当前方向路口有车辆通行，则延长绿灯时间，即t＝t+N₁，其中N₁是事先设置的时间增量值，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块，否则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；当另一方向路口有车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否缩短绿灯时间，若当前方向路口无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂，其中N₂是事先设置的时间减量值，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块，否则不调整绿灯时间，进入判断是否关闭当前方向路口绿灯模块；

判断是否关闭当前方向路口绿灯模块的特征在于：判断t是否大于0，若是，则不关闭当前方向路口绿灯，返回定时读取监控信息及分析路口车辆状况模块；否则关闭当前方向路口的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod2，返回切换路口及开启绿灯模块。

2.基于本地路口视频监控的红绿灯控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、设置十字路口红绿灯时间参数；

设置十字路口的两个方向路口的绿灯初始持续时间，记为T_i，其中i是路口参数，i＝0和i＝1分别表示十字路口的两个方向的路口；设置时间刻度值T；设置时间增量值N₁和时间减量值N₂，N₁和N₂均为时间值；

步骤2、切换路口及开启绿灯；

将当前方向路口切换为当前i值表示的路口，开启当前方向路口的绿灯，用变量t表示绿灯剩余时间，t＝T_i；

步骤3、定时读取监控信息及分析路口车辆状况；

按时间变化同步计算t＝t-T；读取本地路口的监控信息，分析该时刻路口的车辆状况，包括当前方向路口有无车辆通行和另一方向路口有无车辆等待的状况；

步骤4、根据路口车辆状况调整绿灯剩余时间；

当另一方向路口无车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否延长绿灯时间，若当前方向路口有车辆通行，则延长绿灯时间，即t＝t+N₁，返回步骤3，否则不调整绿灯时间，进入步骤5；当另一方向路口有车辆等待时，根据当前方向路口有无车辆通行的状况判断是否缩短绿灯时间，若当前方向路口无车辆通行，则缩短绿灯时间，即t＝t-N₂，进入步骤5，否则不调整绿灯时间，进入步骤5；

步骤5、判断是否关闭当前方向路口绿灯；

判断t是否大于0，若是，则不关闭当前方向路口绿灯，返回步骤3；否则关闭当前方向路口的绿灯，开启红灯，i＝(i+1)mod 2，返回步骤2。

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