CN107993456A - 基于人行道通行末期的单行道智能交通灯控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉公开一种基于人行道通行末期的单行道智能交通灯控制系统及方法，所述控制系统包括控制单元、行人检测装置和车辆检测装置，并对每一个分车道设置单独的交通信号灯；利用红外检测技术和无线地磁传感技术分别对行人和车辆进行实时检测和数据分析；通过无线地磁传感器的设置位置设计实现对车辆信息数据的准确检测，并对人行道根据分车道数进行对应的模块划分，结合人行道坐标系和图像像素平面坐标系对图像数据分析处理，获得准确的行人信息数据，然后将行人信息数据和车辆信息数据传递到控制单元进行安全分析判断，对分车道交通信号灯进行单独控制，以做出红灯延时等控制，待行人完全通过再允许车辆通行，有效提高行人通行安全，具有较高的现实意义及广阔的市场应用前景。

Description

基于人行道通行末期的单行道智能交通灯控制系统及方法

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种基于行人与车辆检测的智能交通灯控制系统及控制方法。

背景技术

随着时代的发展，如今的车辆遍布千家万户，虽然汽车为人们出行提供了很大的便利，但是交通事故频发为人们的出行带来严重的问题。特别是在人行道通行末期(人行道绿灯通行时间即将结束的时间段)，位于人行道的行人对通行时间估计不足不能在绿灯通行时间内通过人行道，而车道上的车辆驾驶人会因旁边车道车辆的影响出现视觉盲区而不能及时发现位于人行道中的行人，此时极易发生交通事故。而目前尚未有针对该问题的解决方案，为了避免该种情况的发生，亟需设计一种基于行人绿灯通行末期检测的智能交通灯控制方案。

发明内容

为了解决驾驶员因周围车辆遮挡视线产生视觉盲区而与人行道行人发生交通安全事故的问题，本发明提供一种基于人行道通行末期的单行道智能交通灯控制系统及控制方法，通过分车道设置交通信号灯，并在行人绿灯通行时间末期检测行人和车辆状态，实现对各分车道交通信号灯的单独控制，即提高安全性，也提高通行效率。

本发明是采用以下的技术方案实现的：基于行人通行末期的单行道智能交通灯控制方法，包括以下步骤：

A、对单行道的每条分车道分别设置单独的交通信号灯，并将整个人行道根据分车道数量划分为多个单元模块，即每个单元模块与其相对的分车道相对应；

B、当行人绿灯通行时间达到设定的行人通行末期时间段时，设人行道绿灯通行时间为t，行人通行末期时间段指绿灯通行最后1/4t的时间段或1/5t的时间段：

通过一行人检测装置，采用红外检测技术对行人在人行道上的位置及行走方向进行实时检测及数据分析；

与此同时，通过一车辆检测装置，采用无线地磁传感技术对各分车道上是否有车辆停泊、通过以及车辆位置进行检测及数据分析；

C、结合步骤B中获得的行人和车辆的检测数据，进行安全综合分析，以判断是否存在交通安全隐患，然后分别控制对应分车道的交通信号灯变化，对可能发生交通事故的分车道的交通信号灯进行红灯延时，保证行人顺利通过人行道，以此来避免驾驶员因周围车辆遮挡视线而与人行道行人交通事故的发生。

进一步的，所述步骤A中，还包括在每个分车道的人行道旁的停车线位置后方以及能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处分别设置有无线地磁传感器的步骤。

进一步的，所述步骤C中安全综合分析包括以下情况：

设某单行道包括三个分车道，按顺序依次记为①车道、②车道和③车道，且①车道、②车道和③车道对应的交通信号灯分别记为A交通信号灯、B交通信号灯和C交通信号灯，则：

(1)当行人从①车道方向一侧向③车道方向一侧行走时，①车道人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，若②车道和③车道停车线前没有车辆等待，但都有车辆正在行驶，位于②③车道正在行车的驾驶员此情况下可能会因为①车道的等待车辆出现视觉盲区，看不到处于①车道对应人行道位置行走的行人，可能会出现交通事故，则对B交通信号灯和C交通信号灯进行红灯延时；待检测到行人通过②车道对应的单元模块时，控制B交通信号灯为绿灯，②车道车辆通行，C交通信号灯保持红灯不变；待检测到行人通过③车道对应的单元模块时，控制C交通信号灯为绿灯，允许车辆通行；

(2)当行人位于①车道和②车道对应的单元模块中，并且正在由①车道方向一侧向③车道方向一侧行走时，若①车道和②车道的人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，③车道停车线前没有车辆等待，但是有车辆正在行驶，位于③车道正在行车的驾驶员可能会因为①②车道的等待车辆出现视觉盲区，看不到位于①②车道对应人行道位置行走的行人，可能会出现交通事故，此时，则对C交通信号灯进行红灯延时，待检测到行人通过③车道对应的单元模块时，控制C交通信号灯为绿灯，允许车辆通行；

(3)当行人位于①车道对应的单元模块中并且正在由①车道方向一侧向③车道方向一侧行走，①车道人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，且在②、③车道检测区域并无车辆通过或等待，行人可以安全通过人行道，此时则不用延长B、C交通信号灯的红灯时间，行人可安全通行；通过对不同情况的分析，实现每个分车道的交通信号灯的单独控制，保证行人安全。

进一步的，所述步骤B中，采用红外检测技术对行人在人行道上的位置及行走方向进行检测时，采用以下方法：

(1)建立人行道坐标系OXY：人行道的形状为矩形，以矩形的一个顶角为原点O，其相邻的两条边所在直线分别为X轴和Y轴建立平面直角坐标系，并标记人行道各单元模块边界点在坐标系中的坐标；

(2)行人检测装置包括一红外热成像检测模块，将红外热成像检测模块检测区域覆盖整个人行道区域；

(3)行人检测装置开始工作后，其红外热成像检测模块将实时采集并生成人行道的图像数据；然后基于该图像数据建立图像像素平面坐标系OUV，且图像像素平面坐标系OUV中的每个位置坐标与人行道坐标系OXY之间相互对应，即图像像素平面坐标系OUV中的任意点(u_n，v_n)都有人行道坐标系OXY中的一个点(x_n，y_n)与之对应；

(4)根据获得的图像数据的不同像素值及其分布，依据所建立的图像像素平面坐标系OUV中，将行人与人行道分割，得到行人在图像像素平面坐标系OUV中的位置坐标(u，v)，然后根据图像像素平面坐标系OUV与实际人行道坐标系OXY之间的对应转换关系获得行人在人行道的位置坐标(x，y)；

(5)根据所得到的行人在人行道的位置坐标(x，y)，结合人行道各单元模块的坐标划分，进而判断行人在人行道上的具体位置；

(6)根据行人在人行道上运动的连续两幅图像像素变化方向，即根据像素运动方向判定行人行动的方向。

本发明另外还提出一种基于人行道通行末期的单行道智能交通灯控制系统，包括行人检测装置、车辆检测装置、控制单元以及交通信号灯，所述行人检测装置和车辆检测装置的输出端均与控制单元的输入端相连，交通信号灯与控制单元的输出端相连，交通信号灯包括多组，分别对应安装在单行道的每条分车道上，以实现对各个分车道的分别控制；另外，所述人行道根据分车道数量划分为多个单元模块，即每个单元模块与其相对的分车道相对应，以结合行人检测装置检测行人的具体位置；

所述行人检测装置包括红外热成像检测模块、第一数据分析处理模块、无线通信模块以及供电模块，红外热成像检测模块与第一数据分析处理模块相连，第一数据分析处理模块通过无线通信模块与控制单元相连；红外热成像检测模块实时采集并生成人行道的图像采集，并传输至第一数据分析处理模块进行分析处理以获得行人在人行道上的行人信息数据，所述行人信息数据包括行人在人行道的位置以及行动方向；无线通信模块则将行人信息数据传输至控制单元

所述车辆检测装置包括无线地磁传感器、地磁信号接收模块、第二数据分析处理模块以及有线通信模块，无线地磁传感器设置的位置包括人行道旁的停车线位置后以及能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处，设置在停车线位置后无线地磁传感器用于检测是否有车辆在此处停留，能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处的无线地磁传感器用于检测在行人通行末期是否有车辆经过该处；无线地磁传感器嵌入式安装在地表，当车辆通过或停留时，相应区域内的磁场会发生变化，地磁信号接收装置用于接收各个无线地磁传感器的数据，两者通过无线通信进行数据传输，第二数据分析处理模块将地磁信号接收装置采集的信息进行分析处理，获得车辆信息数据，当车辆位于无线地磁传感器上时，地磁信号接收模块主机将对应通道输出高电平，当无车辆存在时，地磁信号接收模块主机输出低电平，第二数据分析处理模块根据接收得到的高低电平波动的频率即可判断当前是否有车存在、以及当前是否有车通过，所述车辆信息数据包括车道是否有车辆停泊、通过以及车辆位置数据，有线通信模块将分析后的数据通过有线通信方式传递给控制单元；

控制单元用以接收行人检测装置、车辆检测装置发送的人行道行人信息数据及各分车道车辆信息数据，其包括安全分析处理模块以及延时模块，以对接收的信息数据进行安全分析处理，根据不同车道情况分别延长其交通信号灯红灯时间，实现对各个车道交通信号灯的分别控制，保证行人顺利通过人行道。

进一步的，所述安全分析处理模块结合行人在人行道上的具体位置及行走方向数据信息以及各分车道上是否有车辆停泊、通过以及车辆位置数据信息进行逻辑判断，以分析行人和车辆之间是否存在冲突和交通安全隐患。

进一步的，所述第一数据分析处理模块包括坐标系建立模块、行人位置判断模块及行人行走方向判断模块；

所述坐标系建立模块用以对接收的人行道图像数据建立图像像素平面坐标系OUV，且图像像素平面坐标系OUV与实际的人行道坐标系OXY之间相互对应，即图像像素平面坐标系OUV中的任意点(u_n，v_n)都有人行道坐标系OXY中的一个点(x_n，y_n)与之对应；

行人位置判断模块根据获得的图像数据的像素值及其分布不同，将行人与人行道分割开来，得到行人在图像像素平面坐标系OUV中的位置坐标(u，v)，然后根据坐标系转换得到行人在人行道坐标系中的位置坐标(x，y)，进而得到行人的具体位置；

行人行走方向判断模块则根据行人在人行道上移动的连续两幅图像数据像素变化方向，即根据像素运动方向判定行人行动的方向。

进一步的，所述红外热成像检测模块采用红外热成像仪，红外热成像仪的检测区域为整个人行道区域。

进一步的，无线通信模块采用ZigBee模块，由ZigBee技术构成整个信息传输系统，完成行人检测装置和控制单元之间的通信功能，使得整个系统有效的运行。

进一步的，所述供电模块包括太阳能供电模块和蓄电池，太阳能供电模块与蓄电池相连。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1)车辆检测信息与行人检测信息进行结合分析：集无线地磁传感和红外热成像传感，对车辆和行人状态进行检测和数据分析，系统安装调试方便，环境适应性强，可以满足各种复杂气象条件下交通信息的采集和处理以及全天候24小时不间断的行人的检测；

2)分车道交通信号灯进行单独控制：每条分车道对应一个单独的交通信号灯，根据检测到的行人及车辆分析结果进行对应分车道交通信号灯控制，对可能出现安全问题的分车道的交通信号灯单独控制。其与车道正常通行，减少其与车道等待时间，提高交通利用率并能够大大减少驾驶员因视觉盲区造成的交通事故，有效保证行人安全；

3)提出交通安全分析方法：当行人检测装置与车辆检测装置将处理后的信息传递到控制单元时，控制单元根据行人和车辆是否会发生冲突进行分析，并对交通信号灯进行控制：

当行人检测装置检测到有行人在人行道中行走，车辆检测装置检测到行人所处区域对应车道有车辆在停车等待，并且其他车道在该时间段有车正在驶来，此情况下会出现驾驶员因别车道车辆遮挡看不到行人，行人也看不到驶来车辆，将会出现人车冲突，这时控制单元便会控制该车辆所处车道对应的信号灯，延长信号灯的红灯等待时间，待行人完全通过，再允许车辆通行；

4)人行道道路分区检测：将人行道的整个区域根据分车道数量对应划分，每个分车道对应的人行道划分为单独的单元模块，对图像数据通过坐标转换及图像像素变化方向判断等实现对行人所处具体位置及行动方向的精确判别与分析，有效提高整个系统的检测精度及处理效率。

附图说明

图1为本发明实施例1所述单行道道路模型结构示意图；

图2为本发明实施例2所述单行道智能交通灯信号控制系统原理框图；

图3为本发明实施例1中所述的人行道坐标系示意图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，本方案中所述的人行道通行末期是指人行道绿灯通行时间即将结束的时间段，设人行道绿灯通行时间为t，行人通行末期则为绿灯通行末期1/5t的时间段或1/4t的时间段，当然也可以通过实际测试获得该时间，本方案不做限制。

实施例1，本实施例提出一种基于行人通行末期的单行道智能交通灯控制方法，具体包括以下步骤：

(一)、对单行道的每条分车道分别设置单独的交通信号灯，并将整个人行道根据分车道数量划分为多个单元模块，即每个单元模块与其相对的分车道相对应；参考图1，为一单行道道路模型示意图，图中该单行道包括三个分车道，分别标记为①②③，每个分车道都有对应的交通信号灯进行单独控制，①车道对应的交通信号灯为A灯，②车道对应的交通信号灯为B灯，③车道对应的交通信号灯为C灯，对应的，将人行道划分为三个单元模块；

(二)、当行人绿灯通行时间达到设定的行人通行末期时间段时：

通过一行人检测装置5，采用红外检测技术对行人在人行道上的位置及行走方向进行实时检测及数据分析；与此同时，通过一车辆检测装置，采用无线地磁传感技术对各分车道上是否有车辆停泊、通过以及其位置进行检测及数据分析；

(三)、结合步骤二中获得的行人和车辆的检测数据，进行安全综合分析，以判断是否存在交通安全隐患，然后分别控制对应分车道的交通信号灯变化，对可能发生交通事故的分车道的交通信号灯进行红灯延时，保证行人顺利通过人行道，以此来避免驾驶员因周围车辆遮挡视线而与人行道行人交通事故的发生。

具体的，所述步骤(一)中，还包括在每个分车道的人行道旁的停车线位置后方以及能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处分别设置有无线地磁传感器的步骤，从图1可以看出，三条分车道包括6个无线地磁传感器4，分成两排，接近人行道的一排无线地磁传感器负责检测是否有车辆在该位置等待，后面一排无线地磁传感器用于检测在行人绿灯通行末期是否有车辆经过该处，本实施例中所述的正常车速为该单行道的限制速度，即后面一排无线地磁传感器设置于驾驶员保持限制最高车速在行人通行末期时间段内能到达人行道的最远距离处。

所述步骤(二)中，采用红外检测技术对行人在人行道上的位置及行走方向进行检测时，采用以下方法：

(1)建立人行道坐标系OXY，参考图3：人行道的形状为矩形，以矩形的一个顶角为原点O，其相邻的两条边所在直线分别为X轴和Y轴建立平面直角坐标系，并标记人行道各单元模块边界点在坐标系中的坐标；为了表示出人行道各区域对应于坐标系中的位置，设置了A、B、C、D、E、F、G点及其坐标，根据人行道坐标系中设置的各个点，OACB组成的区域为③车道对应的人行道区域，BCED组成的区域对应②车道对应的人行道区域，DEGF组成的区域对应①车道对应的人行道区域，即分别对应于图1中人行道相应的三个区域；

(2)行人检测装置包括一红外热成像检测模块，通过位置后角度调整，将红外热成像检测模块检测区域覆盖整个人行道区域；

(3)行人检测装置开始工作后，其红外热成像检测模块将实时采集并生成人行道的图像数据；该数据被行人检测装置接收，然后基于该图像数据建立图像像素平面坐标系OUV，且图像像素平面坐标系OUV中的每个位置坐标与人行道坐标系OXY之间相互对应，即图像像素平面坐标系OUV中的任意点(u_n，v_n)都有人行道坐标系OXY中的一个点(x_n，y_n)与之对应；

(4)根据获得的图像数据的不同像素值及其分布，依据所建立的图像像素平面坐标系OUV中，将行人与人行道分割，得到行人在图像像素平面坐标系OUV中的位置坐标(u，v)，然后根据图像像素平面坐标系OUV与实际人行道坐标系OXY之间的对应转换关系获得行人在人行道的位置坐标(x，y)；

(5)根据所得到的行人在人行道的位置坐标(x，y)，结合人行道各单元模块的坐标划分，进而判断行人在人行道上的具体位置，具体如下：

当0≤x<x₁且0≤y<y₁时，判定行人处于人行道的OACB区域，即③车道对应的人行道区域模块；

当0≤x<x₁且y₁≤y<y₂时，判定行人处于BCED区域，即②车道对应的人行道区域模块；

当0≤x<x₁且y₂≤y<y₃时，判定行人处于DEGF区域，即①车道对应的人行道区域模块；

(6)根据行人在人行道上运动的连续两幅图像像素变化方向，即根据像素运动方向判定行人行动的方向。

对车辆信息进行检查时，利用无线地磁传感器技术，可以获取实时的车辆信息，当车辆通过或停留时，相应区域内的磁场会发生变化，依据磁场的变化引起的高低电平波动的频率即可判断当前是否有车存在、以及当前是否有车通过。行人信息数据和车辆信息数据都获得后，则由步骤(三)进行安全综合分析，本实施例包括以下三种情况：

(1)当行人从①车道方向一侧向③车道方向一侧行走时，①车道人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，若②车道和③车道停车线前没有车辆等待，但都有车辆正在行驶，位于②③车道正在行车的驾驶员此情况下可能会因为①车道的等待车辆出现视觉盲区，看不到处于①车道对应人行道位置行走的行人，可能会出现交通事故，则对B交通信号灯和C交通信号灯进行红灯延时；待检测到行人通过②车道对应的单元模块时，控制B交通信号灯为绿灯，②车道车辆通行，C交通信号灯保持红灯不变；待检测到行人通过③车道对应的单元模块时，控制C交通信号灯为绿灯，允许车辆通行；

(2)当行人位于①车道和②车道对应的单元模块中，并且正在由①车道方向一侧向③车道方向一侧行走时，若①车道和②车道的人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，③车道停车线前没有车辆等待，但是有车辆正在行驶，位于③车道正在行车的驾驶员可能会因为①②车道的等待车辆出现视觉盲区，看不到位于①②车道对应人行道位置行走的行人，可能会出现交通事故，此时，则对C交通信号灯进行红灯延时，待检测到行人通过③车道对应的单元模块时，控制C交通信号灯为绿灯，允许车辆通行；

(3)当行人位于①车道对应的单元模块中并且正在由①车道方向一侧向③车道方向一侧行走，①车道人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，且在②、③车道检测区域并无车辆通过或等待，行人可以安全通过人行道，此时则不用延长B、C交通信号灯的红灯时间，行人可安全通行；通过对不同情况的分析，实现每个分车道的交通信号灯的单独控制，保证行人安全，当为其他多分车道情况或行人行走方向不同时采用同样的分析过程，总体来说就是根据行人所处的位置进行分析，若检测到分车道车辆可能与人发生交通冲突，则延长该分车道的红灯时间，检测行人完全通过该车道对应人行道位置时，分车道交通信号灯变绿灯，允许通行。

本实施例基于无线地磁传感和红外热成像传感技术，对车辆和行人状态进行检测和数据分析，通过交通安全分析及人行道道路分区检测实现对各车道交通信号灯单独控制的智能控制方案，有效解决驾驶员因周围车辆遮挡视线产生视觉盲区而与人行道行人交通事故的发生，保证行人通行安全。

实施例2，基于实施例1所述的单行道智能交通灯控制方法，本实施例提出一种基于行人通行末期的单行道智能交通灯控制系统，参考图2，为其原理框图，包括行人检测装置、车辆检测装置、控制单元以及交通信号灯，所述行人检测装置和车辆检测装置的输出端均与控制单元的输入端相连，交通信号灯与控制单元的输出端相连，交通信号灯包括多组，分别对应安装在单行道的每条分车道上，以实现对各个分车道的分别控制；另外，整个人行道根据分车道数量划分为多个单元模块。

所述行人检测装置5设置在人行道的一侧，在行人绿灯通行时间末期时间段开始工作，包括红外热成像检测模块、第一数据分析处理模块(第一控制器)、无线通信模块以及供电模块，红外热成像检测模块与第一数据分析处理模块相连，第一数据分析处理模块通过无线通信模块与控制单元相连；红外热成像检测模块采用红外热成像仪，通过角度及高度调整使其检测范围覆盖整个人行道，以实时采集并生成人行道的图像采集，并传输至第一数据分析处理模块进行分析处理，进而获得行人在人行道上的行人信息数据，所述行人信息数据包括行人在人行道的位置以及行动方向；无线通信模块则将行人信息数据传输至控制单元；

所述车辆检测装置包括无线地磁传感器4、地磁信号接收模块3、第二数据分析处理模块(第二控制器)以及有线通信模块，参考图1，无线地磁传感器4设置的位置包括人行道旁的停车线位置后以及能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处，无线地磁传感器嵌入式安装在地表，体积小、安装、维护方便，对路面破坏较小，且灵敏度可调，满足各种复杂气象条件下交通信息的采集和处理，对车辆检测的准确率高；地磁信号接收装置3安装在路边交通信号控制箱2内，用于接收各个无线地磁传感器的数据，两者通过无线通信进行数据传输，地磁信号接收模块3与系统控制单元1有线连接，交通信号控制箱2与行人检测装置5设置于人行道同一侧；第二数据分析处理模块将地磁信号接收装置采集的信息进行分析处理，获得车辆信息数据，所述车辆信息数据包括车道是否有车辆停泊、通过以及车辆位置数据。

具体的，分析车辆信息数据的原理如下：当车辆通过或停留时，相应区域内的磁场会发生变化，当车辆位于无线地磁传感器上时，地磁信号接收模块主机将对应通道输出高电平，当无车辆存在时，地磁信号接收模块主机输出低电平，第二数据分析处理模块根据接收得到的高低电平波动的频率即可判断当前是否有车存在、以及当前是否有车通过，有线通信模块将分析后的数据通过有线通信方式传递给控制单元。另外，本实施例中所述的第一数据分析处理模块(第一控制器)可采用三星公司推出的32位精简指令集(RISC)微型处理器S3C2440A，第二数据分析处理模块(第二控制器)可采用STM32系列单片机或51单片机实现，比如STC12C5A60S2单片机。

控制单元1设置在道路附近，用以接收行人检测装置5、车辆检测装置发送的人行道行人信息数据及各分车道车辆信息数据，其包括安全分析处理模块以及延时模块，所述安全分析处理模块结合行人在人行道上的具体位置及行走方向数据信息以及各分车道上是否有车辆停泊、通过以及车辆位置数据信息进行逻辑判断，以分析行人和车辆之间是否存在冲突和交通安全隐患，实现对接收的信息数据进行安全分析处理，所述延时模块根据不同车道情况分别延长其交通信号灯红灯时间，实现对各个车道交通信号灯的分别控制，保证行人顺利通过人行道。

为了实现对行人信息数据的准确分析，所述第一数据分析处理模块包括坐标系建立模块、行人位置判断模块及行人行走方向判断模块；所述坐标系建立模块用以对接收的人行道图像数据建立图像像素平面坐标系OUV，且图像像素平面坐标系OUV与实际的人行道坐标系OXY之间相互对应，所述人行道坐标系OXY如图3所示，图像像素平面坐标系OUV中的任意点(u_n，v_n)都有人行道坐标系OXY中的一个点(x_n，y_n)与之对应；行人位置判断模块根据获得的图像数据的像素值及其分布不同，将行人与人行道分割开来，得到行人在图像像素平面坐标系OUV中的位置坐标(u，v)，然后根据图像像素平面坐标系OUV与实际的人行道坐标系OXY之间的对应关系得到行人在人行道坐标系中的位置坐标(x，y)，进而得到行人的具体位置；行人行走方向判断模块则根据行人在人行道上移动的连续两幅图像数据像素变化方向，即根据像素运动方向判定行人行动的方向。

另外，本实施例中所述无线通信模块采用ZigBee模块，由ZigBee技术构成整个信息传输系统，完成行人检测装置和控制单元之间的通信功能，使得整个系统有效的运行，供电模块包括太阳能供电模块和蓄电池，太阳能供电模块与蓄电池相连，通过太阳能供电以节约能源。

整个系统具体工作过程如下：

(1)行人绿灯时间达到设定的行人通行末期时间段时，系统控制单元向行人检测装置和车辆检测装置发送控制命令信号，两检测装置开始工作；

(2)红外热成像仪将测得的行人的图像信息传递到第一控制器，根据图像信息进行行人信息的分析，主要分析人行道上是否有行人，如有行人，则分析行人具体的位置以及行走的状态；

(3)无线地磁传感器将开始检测得的各车道车辆信息以及车辆行驶信息经无线通信方式传递给地磁信号接收模块，之后第二控制器对每个区域车辆的位置进行分析；

(4)行人检测装置和车辆检测装置同时将分析后的数据信息传递给系统控制单元，控制单元根据数据整合分析，对可能发生交通事故的分车道进行通行时间延迟；

(5)控制单元将延迟信号单独发送到对应交通信号灯，以此来确保行人的安全，减少交通事故的发生。

本实施例这种基于行人通行末期检测的单行道智能交通信号灯控制系统能够解决驾驶员因交叉口临近车道车辆的遮挡而出现视觉盲区而与人行道行人发生交通冲突的问题，具有较高的现实意义，系统安装调试方便，可行性强，且工作性能稳定，从现实意义出发，有效提到行人及车辆行驶安全。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，本方案不仅适用于单行道交通，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型，应用在多路交通中，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.基于行人通行末期的单行道智能交通灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、对单行道的每条分车道分别设置单独的交通信号灯，并将整个人行道根据分车道数量划分为多个单元模块；

B、当行人绿灯通行时间达到设定的行人通行末期时间段时：

通过一行人检测装置，采用红外检测技术对行人在人行道上的位置及行走方向进行实时检测及数据分析；

与此同时，通过一车辆检测装置，采用无线地磁传感技术对各分车道上是否有车辆停泊、通过以及车辆位置进行检测及数据分析；

C、结合步骤B中获得的行人和车辆的检测数据，进行安全综合分析，以判断是否存在交通安全隐患，然后分别控制对应分车道的交通信号灯变化，对可能发生交通事故的分车道的交通信号灯进行红灯延时，保证行人顺利通过人行道。

2.根据权利要求1所述的单行道智能交通灯控制方法，其特征在于：所述步骤A中，还包括在每个分车道的人行道旁的停车线位置后方以及能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处分别设置有无线地磁传感器的步骤。

3.根据权利要求2所述的单行道智能交通灯控制方法，其特征在于：所述步骤C中安全综合分析包括以下三种情况：

设某单行道包括三个分车道，按顺序依次记为①车道、②车道和③车道，且①车道、②车道和③车道对应的交通信号灯分别记为A交通信号灯、B交通信号灯和C交通信号灯，则：

(1)当行人从①车道方向一侧向③车道方向一侧行走时，①车道人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，若②车道和③车道停车线前没有车辆等待，但都有车辆正在行驶：

则对B交通信号灯和C交通信号灯进行红灯延时；待检测到行人通过②车道对应的单元模块时，控制B交通信号灯为绿灯，②车道车辆通行，C交通信号灯保持红灯不变；然后待检测到行人通过③车道对应的单元模块时，控制C交通信号灯为绿灯，允许车辆通行；

(2)当行人位于①车道和②车道对应的单元模块中，并且正在由①车道方向一侧向③车道方向一侧行走时，若①车道和②车道的人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，③车道停车线前没有车辆等待，但是有车辆正在行驶：则对C交通信号灯进行红灯延时，待检测到行人通过③车道对应的单元模块时，控制C交通信号灯为绿灯，允许车辆通行；

(3)当行人位于①车道对应的单元模块中并且正在由①车道方向一侧向③车道方向一侧行走，①车道人行道旁的无线地磁传感器检测到有车等待，且在②、③车道检测区域并无车辆通过或等待，此时则不用延长B、C交通信号灯的红灯时间，行人可安全通行。

4.根据权利要求3所述的单行道智能交通灯控制方法，其特征在于：所述步骤B中，采用红外检测技术对行人在人行道上的位置及行走方向进行检测时，采用以下方法：

(1)建立人行道坐标系OXY：人行道的形状为矩形，以矩形的一个顶角为原点O，其相邻的两条边所在直线分别为X轴和Y轴建立平面直角坐标系，并标记人行道各单元模块边界点在坐标系中的坐标；

(2)行人检测装置包括一红外热成像检测模块，将红外热成像检测模块检测区域覆盖整个人行道区域；

(3)行人检测装置开始工作后，其红外热成像检测模块将实时采集并生成人行道的图像数据；然后基于该图像数据建立图像像素平面坐标系OUV，且图像像素平面坐标系OUV中的每个位置坐标与人行道坐标系OXY之间相互对应，即图像像素平面坐标系OUV中的任意点(u_n，v_n)都有人行道坐标系OXY中的一个点(x_n，y_n)与之对应；

(4)根据获得的图像数据的不同像素值及其分布，依据所建立的图像像素平面坐标系OUV中，将行人与人行道分割，得到行人在图像像素平面坐标系OUV中的位置坐标(u，v)，然后根据图像像素平面坐标系OUV与实际人行道坐标系OXY之间的对应转换关系获得行人在人行道的位置坐标(x，y)；

(5)根据所得到的行人在人行道的位置坐标(x，y)，结合人行道各单元模块的坐标划分，进而判断行人在人行道上的具体位置；

(6)根据行人在人行道上运动的连续两幅图像像素变化方向，即根据像素运动方向判定行人行动的方向。

5.基于人行道通行末期的单行道智能交通灯控制系统，其特征在于，包括行人检测装置、车辆检测装置、控制单元以及交通信号灯，所述行人检测装置和车辆检测装置的输出端均与控制单元的输入端相连，交通信号灯与控制单元的输出端相连，交通信号灯包括多组，分别对应安装在单行道的每条分车道上，且所述人行道根据分车道数量划分为多个单元模块；

所述行人检测装置包括红外热成像检测模块、第一数据分析处理模块、无线通信模块以及供电模块，红外热成像检测模块与第一数据分析处理模块相连，第一数据分析处理模块通过无线通信模块与控制单元相连；红外热成像检测模块实时采集并生成人行道的图像数据，并传输至第一数据分析处理模块进行分析处理以获得行人在人行道上的行人信息数据，行人信息数据包括行人在人行道的位置以及行动方向；无线通信模块则将行人信息数据传输至控制单元；

所述车辆检测装置包括无线地磁传感器、地磁信号接收模块、第二数据分析处理模块以及有线通信模块，无线地磁传感器设置的位置包括人行道旁的停车线位置后以及能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处，设置在停车线位置后无线地磁传感器用于检测是否有车辆在此处停留，能在行人通行末期时间段内以正常车速到达人行道的最远距离位置处的无线地磁传感器用于检测在行人通行末期是否有车辆经过该处；无线地磁传感器嵌入式安装在地表，地磁信号接收装置用于接收各个无线地磁传感器的数据，第二数据分析处理模块将地磁信号接收装置接收的数据进行分析处理，以获得车辆信息数据，所述车辆信息数据包括各分车道是否有车辆停泊、通过以及车辆位置数据，有线通信模块将分析后的数据通过有线通信方式传递给控制单元；

控制单元用以接收行人检测装置、车辆检测装置发送的人行道行人信息数据及各分车道车辆信息数据，其包括安全分析处理模块以及延时模块，以对接收的信息数据进行安全分析处理，根据不同车道情况分别延长其交通信号灯红灯时间，实现对各个车道交通信号灯的分别控制。

6.根据权利要求5所述的单行道智能交通灯控制系统，其特征在于：所述安全分析处理模块结合行人信息数据以及车辆信息数据进行逻辑判断，以分析行人和车辆之间是否存在冲突和交通安全隐患。

7.根据权利要求6所述的单行道智能交通灯控制系统，其特征在于：所述第一数据分析处理模块包括坐标系建立模块、行人位置判断模块及行人行走方向判断模块；

所述坐标系建立模块用以对接收的人行道图像数据建立图像像素平面坐标系OUV，且图像像素平面坐标系OUV与实际的人行道坐标系OXY之间相互对应，即图像像素平面坐标系OUV中的任意点(u_n，v_n)都有人行道坐标系OXY中的一个点(x_n，y_n)与之对应；

行人位置判断模块根据获得的图像数据的像素值及其分布不同，将行人与人行道分割开来，得到行人在图像像素平面坐标系OUV中的位置坐标(u，v)，然后根据坐标系转换得到行人在人行道坐标系中的位置坐标(x，y)，进而得到行人的具体位置；

行人行走方向判断模块则根据行人在人行道上移动的连续两幅图像数据像素变化方向，即根据像素运动方向判定行人行动的方向。

8.根据权利要求7所述的单行道智能交通灯控制系统，其特征在于：所述红外热成像检测模块采用红外热成像仪，红外热成像仪的检测区域为整个人行道区域。

9.根据权利要求8所述的单行道智能交通灯控制系统，其特征在于：所述无线通信模块采用ZigBee模块。

10.根据权利要求9所述的单行道智能交通灯控制系统，其特征在于：所述供电模块包括太阳能供电模块和蓄电池，太阳能供电模块与蓄电池相连。