CN109145678B - 信号灯检测方法及装置和计算机设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种信号灯检测方法及装置和计算机设备及可读存储介质，属于交通技术领域。所述方法包括：基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成图像帧的背景帧；根据图像帧内像素点的亮度值与图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到图像帧的候选信号灯，候选信号灯符合预设筛选要求。本发明通过生成图像帧的背景帧，使得可以基于图像帧内像素点的亮度值与背景帧中对应像素点的亮度值，完成对信号灯的检测，同时背景帧中像素点的亮度值可以随着图像帧中像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新，符合实际场景，对信号灯的位置识别更加准确，有利于对信号灯状态的判断，避免违章判罚错误。

Description

信号灯检测方法及装置和计算机设备及可读存储介质

技术领域

本发明涉及交通技术领域，特别涉及一种信号灯检测方法及装置和计算机设备及可读存储介质。

背景技术

为了有效监控过往车辆中的驾驶员是否遵守交通规则，安防监控日益普及，智能交通电子警察系统的应用越来越广泛。闯红灯是一种常见的违章行为，对闯红灯的判罚是智能交通电子警察系统最基本的一项功能，其判罚的依据为信号灯红灯亮起时，车辆是否依旧继续前行，因此，需要对信号灯的状态进行检测，实现闯红灯的判罚。

相关技术中，智能交通电子警察系统中的摄像机可持续对车辆进行拍摄取证，当需要判断车辆是否违反信号灯时，可以用阈值法将红色信号灯区域进行灰度化，使得红色信号区域可以从图像中分割出来，实现对信号灯的检测。例如，对于图像中通过运算min(r-g，r-b)进行灰度化后的像素点，若该像素点的灰度值大于第一阈值，则认为当前像素点是红色信号灯亮灯时的像素点；对于图像中通过运算min(b-r，b-g)进行灰度化后的像素点，若该像素点的灰度值大于第二阈值，则认为当前像素点是黄色信号灯亮灯时的像素点；对于图像中通过运算min(g-r，g-b)进行灰度化后的像素点，若该像素点的灰度值大于第三阈值，则认为当前像素点是绿色信号灯亮灯时的像素点；这样分别累计红色信号灯区域、黄色信号灯区域和绿色信号灯区域在1秒内的25帧图像中的像素点个数，将数目最多的像素点所对应的信号灯确定为亮起状态。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

由于信号灯中的用于显示图像的图像传感器存在动态范围限制，也即每个像素中的电容本身能容忍的光电转换的电子个数有限，一旦图像中某个像素对应的通道具有通道饱和截止，则各个像素的变化便会产生差异。例如，对于红色信号灯区域来说，其中的像素点的RGB值由于通道饱和截止的限制可能接近(255,255,0)，而黄色像素点的RGB值同样接近(255,255,0)，这样在对信号灯进行检测时，分割出来的红色信号灯区域显示的颜色可能接近黄色，导致识别的不准确，使得违章判罚错误。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种信号灯检测方法及装置和计算机设备及可读存储介质。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种信号灯检测方法，所述方法包括：

基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧；

根据所述图像帧内像素点的亮度值与所述图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到所述图像帧的候选信号灯，所述候选信号灯符合预设筛选要求。

可选地，所述方法还包括：

基于所述图像帧的候选信号灯，生成候选信号灯序列，所述候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据；

对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对；

若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯，则将所述第二帧图像帧中的候选信号灯更新至所述第一帧的图像帧中候选信号灯在所述候选信号灯序列中的位置；

若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯，则将所述第二帧的图像帧中的候选信号灯添加至所述候选信号灯序列。

可选地，所述方法还包括：

对于所述候选信号灯序列中的任一候选信号灯，计算所述候选信号灯的色调和饱和度；

基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成所述候选信号灯序列的状态序列，所述第一预设条件用于确定所述候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，所述第二预设条件用于确定所述候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，所述第三预设条件用于确定所述候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或所述候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值；

周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列。

可选地，所述基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧包括：

获取所述图像帧内像素点的亮度值；

基于所述图像帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点的平均亮度值；

基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧。

可选地，所述基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧包括：

将所述图像帧内像素点的平均亮度值与第一典型值的乘积作为第一阈值；

对于所述图像帧内任一像素点，在所述前一图像帧的背景帧内确定背景像素点，所述背景像素点为所述像素点在所述前一图像帧的背景帧内对应的像素点；

当所述像素点的亮度值大于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第一权重典型值进行乘运算，得到第一乘积；

将所述背景像素点的第一亮度值与所述第一乘积相减，得到第一差值；

对所述第一权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第二乘积，将所述第二乘积与所述第一差值相加，得到第二亮度值；

将所述第二亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值；

重复执行上述对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理的过程，基于所述前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点在所述图像帧的背景帧中的亮度值，生成所述图像帧的背景帧。

可选地，所述方法还包括：

当所述像素点的亮度值小于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第二权重典型值进行乘运算，得到第三乘积；

将所述背景像素点的第一亮度值与所述第三乘积相减，得到第二差值；

对所述第二权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第四乘积，将所述第四乘积与所述第二差值相加，得到第三亮度值；

将所述第三亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。

可选地，所述对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对包括：

对于所述图像帧的每个候选信号灯，确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯之间的重叠面积、面积比以及长宽比之比；

若所述重叠面积大于等于预设面积，且所述面积比小于等于预设面积比，且所述长宽比之比小于等于所述预设长宽比之比，则确定相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯为同一候选信号灯；

若所述重叠面积、所述面积比或所述长宽比之比中任一不符合上述条件，则确定相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯不为同一候选信号灯。

可选地，所述周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列包括：

对所述状态序列进行均值滤波，得到滤波后的状态序列；

在所述滤波后的状态序列中，以取值为0的状态元素为分界点，统计连续多个取值为1的状态元素的个数，确定第一序列；

将所述第一序列的每个序列元素与视频的帧率相除，得到的第一时间序列，所述第一时间序列用于指示连续的取值为1的状态元素所持续的时间；

基于所述第一时间序列中的时间序列元素生成直方图，将所述直方图的峰值作为所述第一时间序列的第一数量；

将所述直方图的峰值所对应的所述第一时间序列中的时间序列元素作为所述第一数量对应的第一持续时间值；

基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列。

可选地，所述基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列包括：

若所述第一序列的第一数量大于第一数量阈值且所述第一持续时间值大于第一持续时间值阈值，则判断所述第二序列的第二数量是否大于第二数量阈值且所述第二持续时间值是否大于第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值是否小于绝对值阈值；

若所述第二序列的第二数量大于所述第二数量阈值且所述第二持续时间值大于所述第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值小于绝对值阈值，则将所述候选信号灯作为所述信号灯目标。

可选地，所述方法还包括：

将所述信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值；

确定待检测时长内的待检测信号灯，将所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对；

若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则基于所述待检测信号灯的当前位置对所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新；

若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则将所述待检测信号灯确定为干扰目标抛弃，并保持所述当前信号灯序列。

可选地，所述方法还包括：

分别将所述当前信号灯序列的位置数据与所述信号灯序列的位置数据相减，得到所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量；

对于所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量中的任一偏移量，计算所述偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离；

将所述多个偏移距离相加，得到所述偏移量对应的信号灯目标与其他信号灯目标之间的偏移总距离；

分别计算所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移总距离，选取最大的偏移总距离；

基于所述最大的偏移总距离与所述信号灯目标的信号灯数量，计算偏移距离平均值；

若所述偏移距离平均值大于偏移标准，则对所述当前信号灯序列的更新检测失败，重新执行上述生成所述候选信号灯序列的步骤。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种信号灯检测装置，所述装置包括：

背景帧生成模块，用于基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧；

检测模块，用于根据所述图像帧内像素点的亮度值与所述图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到所述图像帧的候选信号灯，所述候选信号灯符合预设筛选要求。

可选地，所述装置还包括：

候选信号灯序列生成模块，用于基于所述图像帧的候选信号灯，生成候选信号灯序列，所述候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据；

第一比对模块，用于对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对；

序列更新模块，用于若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯，则将所述第二帧图像帧中的候选信号灯更新至所述第一帧的图像帧中候选信号灯在所述候选信号灯序列中的位置；

添加模块，用于若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯，则将所述第二帧的图像帧中的候选信号灯添加至所述候选信号灯序列。

可选地，所述装置还包括：

计算模块，用于对于所述候选信号灯序列中的任一候选信号灯，计算所述候选信号灯的色调和饱和度；

状态序列生成模块，用于基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成所述候选信号灯序列的状态序列，所述第一预设条件用于确定所述候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，所述第二预设条件用于确定所述候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，所述第三预设条件用于确定所述候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或所述候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值；

信号灯序列生成模块，用于周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列。

可选地，所述背景帧生成模块包括：

获取子模块，用于获取所述图像帧内像素点的亮度值；

确定子模块，用于基于所述图像帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点的平均亮度值；

生成子模块，用于基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧。

可选地，所述生成子模块，用于将所述图像帧内像素点的平均亮度值与第一典型值的乘积作为第一阈值；对于所述图像帧内任一像素点，在所述前一图像帧的背景帧内确定背景像素点，所述背景像素点为所述像素点在所述前一图像帧的背景帧内对应的像素点；当所述像素点的亮度值大于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第一权重典型值进行乘运算，得到第一乘积；将所述背景像素点的第一亮度值与所述第一乘积相减，得到第一差值；对所述第一权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第二乘积，将所述第二乘积与所述第一差值相加，得到第二亮度值；将所述第二亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值；重复执行上述对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理的过程，基于所述前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点在所述图像帧的背景帧中的亮度值，生成所述图像帧的背景帧。

可选地，所述生成子模块，还用于当所述像素点的亮度值小于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第二权重典型值进行乘运算，得到第三乘积；将所述背景像素点的第一亮度值与所述第三乘积相减，得到第二差值；对所述第二权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第四乘积，将所述第四乘积与所述第二差值相加，得到第三亮度值；将所述第三亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。

可选地，所述第一比对模块包括：

第一确定子模块，用于对于所述图像帧的每个候选信号灯，确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯之间的重叠面积、面积比以及长宽比之比；

第二确定子模块，用于若所述重叠面积大于等于预设面积，且所述面积比小于等于预设面积比，且所述长宽比之比小于等于所述预设长宽比之比，则确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯为同一候选信号灯；

第三确定子模块，用于若所述重叠面积、所述面积比或所述长宽比之比中任一不符合上述条件，则确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯不为同一候选信号灯。

可选地，所述信号灯序列生成模块，用于对所述状态序列进行均值滤波，得到滤波后的状态序列；在所述滤波后的状态序列中，以取值为0的状态元素为分界点，统计连续多个取值为1的状态元素的个数，确定第一序列；将所述第一序列的每个序列元素与视频的帧率相除，得到的第一时间序列，所述第一时间序列用于指示连续的取值为1的状态元素所持续的时间；基于所述第一时间序列中的时间序列元素生成直方图，将所述直方图的峰值作为所述第一时间序列的第一数量；将所述直方图的峰值所对应的所述第一时间序列中的时间序列元素作为所述第一数量对应的第一持续时间值；基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列。

可选地，所述信号灯序列生成模块，还用于若所述第一序列的第一数量大于第一数量阈值且所述第一持续时间值大于第一持续时间值阈值，则判断所述第二序列的第二数量是否大于第二数量阈值且所述第二持续时间值是否大于第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值是否小于绝对值阈值；若所述第二序列的第二数量大于所述第二数量阈值且所述第二持续时间值大于所述第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值小于绝对值阈值，则将所述候选信号灯作为所述信号灯目标。

可选地，所述装置还包括：

赋值模块，用于将所述信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值；

第二比对模块，用于确定待检测时长内的待检测信号灯，将所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对；

信号灯更新模块，用于若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则基于所述待检测信号灯的当前位置对所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新；

抛弃模块，用于若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则将所述待检测信号灯确定为干扰目标抛弃，并保持所述当前信号灯序列。

可选地，所述装置还包括：

偏移量生成模块，用于分别将所述当前信号灯序列的位置数据与所述信号灯序列的位置数据相减，得到所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量；

计算模块，用于对于所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量中的任一偏移量，计算所述偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离；

所述计算模块，还用于将所述多个偏移距离相加，得到所述偏移量对应的信号灯目标与其他信号灯目标之间的偏移总距离；

所述计算模块，还用于分别计算所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移总距离，选取最大的偏移总距离；

所述计算模块，还用于基于所述最大的偏移总距离与所述信号灯目标的信号灯数量，计算偏移距离平均值；

失败模块，用于若所述偏移距离平均值大于偏移标准，则对所述当前信号灯序列的更新检测失败，重新执行上述生成所述候选信号灯序列的步骤。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种计算机设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序，实现上述第一方面的任一种所述的信号灯检测方法步骤。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面的任一种所述的信号灯检测方法步骤。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过生成图像帧的背景帧，使得可以基于图像帧内像素点的亮度值与背景帧中对应像素点的亮度值，完成对信号灯的检测，同时背景帧中像素点的亮度值可以随着图像帧中像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新，符合实际场景，对信号灯的位置识别更加准确，有利于对信号灯状态的判断，避免违章判罚错误。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测方法的流程图；

图2A是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测方法的流程图；

图2B是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测方法的示意图；

图3A是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图3B是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图3C是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图3D是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图3E是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图3F是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图3G是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图；

图4是本发明实施例提供的一种计算机设备400的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤。

在步骤101中，基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成图像帧的背景帧。

在步骤102中，根据图像帧内像素点的亮度值与图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到图像帧的候选信号灯，候选信号灯符合预设筛选要求。

本发明实施例提供的方法，通过生成图像帧的背景帧，使得可以基于图像帧内像素点的亮度值与背景帧中对应像素点的亮度值，完成对信号灯的检测，同时背景帧中像素点的亮度值可以随着图像帧中像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新，符合实际场景，对信号灯的位置识别更加准确，有利于对信号灯状态的判断，避免违章判罚错误。

可选地，所述方法还包括：

基于所述图像帧的候选信号灯，生成候选信号灯序列，所述候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据；

对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对；

若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯，则将所述第二帧图像帧中的候选信号灯更新至所述第一帧的图像帧中候选信号灯在所述候选信号灯序列中的位置；

若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯，则将所述第二帧的图像帧中的候选信号灯添加至所述候选信号灯序列。

可选地，所述方法还包括：

对于所述候选信号灯序列中的任一候选信号灯，计算所述候选信号灯的色调和饱和度；

基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成所述候选信号灯序列的状态序列，所述第一预设条件用于确定所述候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，所述第二预设条件用于确定所述候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，所述第三预设条件用于确定所述候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或所述候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值；

周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列。

可选地，所述基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧包括：

获取所述图像帧内像素点的亮度值；

基于所述图像帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点的平均亮度值；

基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧。

可选地，所述基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧包括：

将所述图像帧内像素点的平均亮度值与第一典型值的乘积作为第一阈值；

对于所述图像帧内任一像素点，在所述前一图像帧的背景帧内确定背景像素点，所述背景像素点为所述像素点在所述前一图像帧的背景帧内对应的像素点；

当所述像素点的亮度值大于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第一权重典型值进行乘运算，得到第一乘积；

将所述背景像素点的第一亮度值与所述第一乘积相减，得到第一差值；

对所述第一权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第二乘积，将所述第二乘积与所述第一差值相加，得到第二亮度值；

将所述第二亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值；

重复执行上述对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理的过程，基于所述前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点在所述图像帧的背景帧中的亮度值，生成所述图像帧的背景帧。

可选地，所述方法还包括：

当所述像素点的亮度值小于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第二权重典型值进行乘运算，得到第三乘积；

将所述背景像素点的第一亮度值与所述第三乘积相减，得到第二差值；

对所述第二权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第四乘积，将所述第四乘积与所述第二差值相加，得到第三亮度值；

将所述第三亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。

可选地，所述对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对包括：

对于所述图像帧的每个候选信号灯，确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯之间的重叠面积、面积比以及长宽比之比；

若所述重叠面积大于等于预设面积，且所述面积比小于等于预设面积比，且所述长宽比之比小于等于所述预设长宽比之比，则确定相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯为同一候选信号灯；

若所述重叠面积、所述面积比或所述长宽比之比中任一不符合上述条件，则确定相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯不为同一候选信号灯。

可选地，所述周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列包括：

对所述状态序列进行均值滤波，得到滤波后的状态序列；

在所述滤波后的状态序列中，以取值为0的状态元素为分界点，统计连续多个取值为1的状态元素的个数，确定第一序列；

将所述第一序列的每个序列元素与视频的帧率相除，得到的第一时间序列，所述第一时间序列用于指示连续的取值为1的状态元素所持续的时间；

基于所述第一时间序列中的时间序列元素生成直方图，将所述直方图的峰值作为所述第一时间序列的第一数量；

将所述直方图的峰值所对应的所述第一时间序列中的时间序列元素作为所述第一数量对应的第一持续时间值；

基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列。

可选地，所述基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列包括：

若所述第一序列的第一数量大于第一数量阈值且所述第一持续时间值大于第一持续时间值阈值，则判断所述第二序列的第二数量是否大于第二数量阈值且所述第二持续时间值是否大于第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值是否小于绝对值阈值；

若所述第二序列的第二数量大于所述第二数量阈值且所述第二持续时间值大于所述第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值小于绝对值阈值，则将所述候选信号灯作为所述信号灯目标。

可选地，所述方法还包括：

将所述信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值；

确定待检测时长内的待检测信号灯，将所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对；

若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则基于所述待检测信号灯的当前位置对所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新；

若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则将所述待检测信号灯确定为干扰目标抛弃，并保持所述当前信号灯序列。

可选地，所述方法还包括：

分别将所述当前信号灯序列的位置数据与所述信号灯序列的位置数据相减，得到所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量。

对于所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量中的任一偏移量，计算所述偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离；

将所述多个偏移距离相加，得到所述偏移量对应的信号灯目标与其他信号灯目标之间的偏移总距离；

分别计算所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移总距离，选取最大的偏移总距离；

基于所述最大的偏移总距离与所述信号灯目标的信号灯数量，计算偏移距离平均值；

若所述偏移距离平均值大于偏移标准，则对所述当前信号灯序列的更新检测失败，重新执行上述生成所述候选信号灯序列的步骤。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

图2A是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测方法的流程图，如图2A所示，包括以下步骤。

在步骤201中，获取用户划定的目标检测区域。

在本发明实施例中，由于智能交通电子警察系统在户外环境中进行工作时，信号灯以及智能交通电子警察的摄像机所架设的杆子可能会存在一定的晃动，导致信号灯在摄像机所拍摄的图像中的位置通常会发生变化，因此，需要用户在划定目标检测区域时，考虑信号灯以及摄像机的晃动范围，使得信号灯不会晃出目标检测区域。

智能交通电子警察系统在工作时，可以通过摄像机拍摄到图像，在对信号灯进行检测时，可以在摄像机拍摄的图像中获取用户划定的目标检测区域，这样便可在后续对图像中的信号灯进行检测时，可以仅对目标检测区域内的像素点进行与检测相关的计算，从而减少了运算量。

需要说明的是，为了仅对目标检测区域内的像素点进行与检测相关的计算，减少了运算量，因此，可以通过执行上述步骤201中的过程，来获取用户划定的目标检测区域。而在实际应用的过程中，为了简化对信号灯的检测过程，也可以将上述步骤201省略。

在步骤202中，基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成图像帧的背景帧。

在本发明实施例中，为了使生成的背景帧可以根据目标检测区域发生的变化进行更新，因此，在生成背景帧时，可以对前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，以便生成的背景帧中像素点与前一图像帧的背景帧内像素点一一对应，使得生成的背景帧符合实际场景，同时减少运算量。其中，生成图像帧的背景帧时，需要获取图像帧内像素点的亮度值，基于亮度值，确定图像帧内像素点的平均亮度值，并基于亮度值和平均亮度值，通过下述公式对前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成图像帧的背景帧。

B_t(i，j)＝B_t-1(i，j)-w*B_t-1(i，j)+w*Y(i，j)

其中，(i，j)用于表示背景帧中像素点的坐标，B_t(i，j)为图像帧的背景帧t内像素点的亮度值，B_t-1(i，j)为前一图像帧的背景帧t-1内像素点的亮度值，Y(i，j)用于表示图像帧内坐标为(i，j)的像素点的亮度值，w为常数，用于表示第一权重典型值或第二权重典型值，w的取值通常在0～1之间，一般来说，w的取值与第一阈值T_update相关，当Y(i，j)>T_update时，则w取一较小值，为第一权重典型值，根据经验，第一权重典型值一般为1/4096；当Y(i，j)<T_update时，则w取一较大值，为第二权重典型值，根据经验，第二权重典型值一般为1/16。需要说明的是，第一阈值T_update的取值由图像帧内像素点的平均亮度值Y_avg决定，一般来说，T_update＝K*Y_avg，根据经验，K的取值可以设置为1.1。

在上述公式中，将平均亮度值Y_avg与第一典型值K的乘积作为第一阈值T_update。对于图像帧内任一像素点，在前一图像帧的背景帧内确定背景像素点，其中，背景像素点为该像素点在前一图像帧的背景帧内对应的像素点；当像素点的亮度值大于第一阈值时，首先，对背景像素点的第一亮度值与第一权重典型值进行乘运算，得到第一乘积；随后，将背景像素点的第一亮度值与第一乘积相减，得到第一差值；最后，对第一权重典型值与像素点的亮度值进行乘运算，得到第二乘积，将第二乘积与第一差值相加，得到第二亮度值；这样，便可将第二亮度值作为像素点在图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。当像素点的亮度值小于第一阈值时，首先，对背景像素点的第一亮度值与第二权重典型值进行乘运算，得到第三乘积；随后，将背景像素点的第一亮度值与第三乘积相减，得到第二差值；最后，对第二权重典型值与像素点的亮度值进行乘运算，得到第四乘积，将第四乘积与第二差值相加，得到第三亮度值；这样，便可将第三亮度值作为像素点在图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。需要说明的是，重复执行上述对前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理的过程，基于前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，确定像素点在图像帧的背景帧的亮度值，生成图像帧的背景帧。

在步骤203中，根据图像帧内目标检测区域中像素点的亮度值与图像帧的背景帧中像素点的亮度值之间的差值，得到图像帧的二值化图。

在步骤202中根据公式生成的背景帧为持续更新的背景帧。其中，背景帧在进行更新时，对于图像帧中处于高亮状态的像素点，其对应的背景帧中的像素点更新的速度较慢；对于图像帧中处于暗状态的像素点，其对应的背景帧中的像素点更新的速度较快，因此，根据图像帧内像素点的亮度值与图像帧的背景帧中像素点的亮度值之间的差值得到的图像帧的二值化图时，由于背景帧随着像素点的亮暗程度进行不同速率的更新，因此，在大部分时间内，像红色信号灯这样亮度周期性变化的像素点在二值化图中可以用“1”表示，其他不会周期性发生亮度变化的像素点在二值化图中可以用“0”表示，保证红色信号灯能够通过二值化等图像处理操作得到正确的信号灯形状二值图，使得后续进行信号灯检测时的结果更加的准确。

在本发明实施例中，可以基于下述公式确定图像帧内目标检测区域中像素点的亮度值与图像帧的背景帧中像素点的亮度值之间的差值：

FG(i，j)＝Y(i，j)-B(i，j)＞C

其中，(i，j)用于表示像素点的坐标，FG(i，j)为二值化图中像素点的亮度值，Y(i，j)为图像帧内目标检测区域中像素点的亮度值，B(i，j)为图像帧的背景帧中像素点的亮度值，C为常数。需要说明的是，在实际应用中，C通常取值为30，“-”用于表示减法运算。

在步骤204中，在二值化图中确定符合预设筛选要求的候选信号灯。

在本发明实施例中，摄像机在拍摄时，由于环境的影响，可能存在噪点、灯光、车灯、阳光反射等干扰源，在后续对信号灯进行检测时极有可能会造成干扰，增加了在对信号灯进行检测时的计算量，进一步地，还可能导致检测的不准确，因此，为了保证对信号灯检测的准确性，将这些干扰源作为干扰目标，并当确定二值化图后，将二值化图中的干扰目标尽可能地过滤掉，确定候选信号灯。这样，在后续对信号灯进行检测时，可以省略检测过程中对干扰目标进行的计算，减少了计算量。其中，在二值化图中确定候选信号灯的过程可以分为下述的形态学操作、连通区域标记和目标筛选三个步骤。

步骤一、形态学操作。

为了将二值化图中像素点组成的区域的轮廓进行平滑处理，将像素点组成的区域中存在的细连接断开，因此，需要对二值化图进行形态学操作。形态学操作可为开操作，开操作是指基于结构元素对二值化图中的像素点进行形态学腐蚀操作得到腐蚀结果，再基于结构元素对腐蚀结果进行膨胀操作的过程，实现对二值化图中不清晰的杂点进行消除。其中，结构元素为一个模板像素点，可以基于结构元素对二值化图中的像素点进行覆盖，实现对二值化图中的像素点的形态学腐蚀。

步骤二、连通区域标记。

由于信号灯在亮起时，其中的像素点均为高亮状态，且信号灯中像素点在高亮状态时的色调以及饱和度相差不大，因此，在根据目标检测区域生成的二值化图中会存在具有相同像素值且位置相邻的像素点组成的图像区域，这些区域也即为二值化图中的连通区域。为了在后续根据连通区域对二值化图进行过滤，减少工作量，将不符合信号灯连通区域要求的连通区域作为干扰目标过滤掉，将符合信号灯连通区域要求的连通区域作为连通区域保留，因此，需要对连通区域进行标记，这样当对二值化图中的连通区域完成标记后，便可在后续将不符合信号灯连通区域要求的连通区域作为干扰目标抛弃。

步骤三、目标筛选。

通过上述步骤二可对二值化图中的连通区域进行标记，而对于被标记的连通区域，其中也可能存在判断有误的区域，也即该连通区域实际上并不属于信号灯的一部分，因此，需要对连通区域的长宽、像素数、质心等信息进行统计，将统计得到的信息作为二值化图中各个连通区域的特征信息，将特征信息与用于确定连通区域中的干扰目标的限制信息进行比对，判断连通区域的特征信息是否满足限制信息，也即是否可以将连通区域作为候选信号灯。需要说明的是，由于连通区域为一个整体的目标，因此，每一个连通区域均存在与其对应的特征信息。

在确定连通区域的特征信息后，便可将特征信息与限制信息进行比对，将与限制信息匹配的特征信息对应的连通区域作为候选信号灯，将与限制信息不匹配的特征信息对应的连通区域作为干扰目标，并抛弃。限制信息可以是信号灯在固定分辨率图像中的大小阈值、长宽比阈值等信息，可根据当前的经验积累进行设置，这样，当连通区域的特征信息不满足限制信息中的大小阈值和长宽比阈值的限制时，可以确定连通区域为干扰目标；当连通区域的特征信息满足限制信息中的大小阈值和长宽比阈值的限制时，可以确定连通区域为候选信号灯。

通过执行上述三个步骤即可在二值化图中将大多数干扰目标筛选出去，由于剩下的连通区域为干扰目标的可能性降低，且剩下的连通区域的特征信息满足限制信息的要求，因此，可将剩下的连通区域确定为候选信号灯。

需要说明的是，通过执行上述步骤201至步骤205中的步骤即可确定候选信号灯，完成对信号灯的检测。而在实际应用的过程中，为了更加准确的确定候选信号灯的位置、持续时间等数据，可以继续执行下述步骤205。

在步骤205中，基于图像帧的二值化图中的候选信号灯，生成候选信号灯序列，该候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据。

为了在后续对待检测的信号灯进行检测时，可以提供一个供待检测信号灯进行比对的信号灯模板，从而根据待检测信号灯与信号灯模板之间的比对实现对待检测信号灯的检测，因此，执行上述步骤201至步骤204，确定目标检测区域中的候选信号灯。进一步地，为了更加精确的确定各个候选信号灯的位置数据，并根据各个候选信号灯的位置数据确定候选信号灯的亮起或者熄灭的状态，因此，需要基于候选信号灯的位置数据生成候选信号灯序列。

候选信号灯序列可为L_candidate{N}样式的序列，N为二值化图中当前可以确定的候选信号灯的个数，N为正整数。对于L_candidate{N}中的每个候选信号灯，候选信号灯所在的位置对应起始位置坐标、宽度和高度的位置数据，可记为{x，y，w，h}，其中，x为候选信号灯起始位置坐标的横坐标，y为候选信号灯起始位置坐标的纵坐标，w为候选信号灯的宽度，h为候选信号灯的高度。需要说明的是，本发明实施例对于位置数据的格式不进行具体限定，位置数据也可以记为{x，y，m，n}，其中，x和y为候选信号灯所处位置区域左上角的像素点位置坐标，m和n为候选信号灯所处位置区域右下角的像素点位置坐标。

由于信号灯及摄像机所架设的杆子可能存在一定的晃动，因此，相邻两帧中第2帧二值化图中候选信号灯的位置与第1帧二值化图中候选信号灯的位置很有可能存在偏差，因此，需要持续对候选信号灯序列进行更新。在对候选信号灯序列进行更新时，通过判断第2帧的二值化图中候选信号灯与第1帧的二值化图中候选信号灯是否为同一候选信号灯实现。若确定第2帧的二值化图中候选信号灯与第1帧的二值化图中候选信号灯为同一信号灯区域，则可以基于第2帧的二值化图中候选信号灯的位置数据对候选信号灯序列中第1帧的二值化图中候选信号灯的位置数据进行更新，保证候选信号灯序列中候选信号灯的位置数据均为当前最新的位置数据；若确定第2帧的二值化图中候选信号灯与第1帧的二值化图中候选信号灯不为同一信号灯区域，则可将相邻两帧中的第2帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至候选信号灯序列，保证候选信号灯序列为当前最新的候选信号灯序列，以便在后续根据候选信号灯序列确定信号灯的个数时的准确性。

其中，在将图像帧的二值化图中候选信号灯的每个候选信号灯的位置数据进行比对，判断相邻两帧的二值化图中候选信号灯是否为同一候选信号灯时，可以依次执行下述步骤一至步骤三。

步骤一、比对重叠面积。

对于相邻两帧的二值化图中候选信号灯的每个候选信号灯，可将相邻两帧中的目标检测区域进行重叠，确定相邻两帧目标检测区域的二值化图中的候选信号灯之间的重叠面积，重叠面积可用S_overlap表示。在确定重叠面积S_overlap后，可将重叠面积S_overlap与预设面积进行比对，若重叠面积S_overlap大于等于预设面积，则可以继续执行下述步骤二判断相邻两帧的二值化图中的候选信号灯是否为同一候选信号灯；若重叠面积S_overlap小于预设面积，则可以确定相邻两帧二值化图中的候选信号灯不为同一候选信号灯，不再执行下述步骤二，可直接将相邻两帧中的第1帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至候选信号灯序列，并将相邻两帧中的第2帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至新的候选信号灯序列。其中，预设面积与当前场景中信号灯及摄像机的晃动幅度、帧频等相关，可用T_s表示，可以根据经验进行设置，例如，在设置T_s的取值时，可选取相邻两帧的二值化图中候选信号灯中面积较小的候选信号灯，将面积较小的候选信号灯的面积的0.6倍作为T_s的取值，保证当相邻两帧的二值化图中候选信号灯的重叠面积大于面积较小的候选信号灯的面积的0.6倍时，才可确定相邻两帧的二值化图中候选信号灯为同一候选信号灯。

步骤二、比对面积比。

当完成确定相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的重叠面积之后，若相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的重叠面积S_overlap大于预设面积T_s，则确定相邻两帧的二值化图中的候选信号灯的面积，计算相邻两帧的二值化图中的候选信号灯的面积，得到面积比，面积比可用max(S_cur，S_candidate)/min(S_cur，S_candidate)表示。在确定面积比max(S_cur，S_candidate)/min(S_cur，S_candidate)后，可将面积比max(S_cur，S_candidate)/min(S_cur，S_candidate)与预设面积比进行比对，若相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的面积比max(S_cur，S_candidate)/min(S_cur，S_candidate)小于等于预设面积比T_sr，则可以继续执行下述步骤三判断相邻两帧的二值化图中的候选信号灯是否为同一候选信号灯；若相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的面积比max(S_cur，S_candidate)/min(S_cur，S_candidate)大于预设面积比T_sr，则可以确定相邻两帧二值化图中的候选信号灯不为同一候选信号灯，不再执行下述步骤三，可直接将相邻两帧中的第1帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至候选信号灯序列，并将相邻两帧中的第2帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至新的候选信号灯序列。其中，预设面积比可用T_sr表示，在实际应用的过程中，可以根据经验进行设置，例如，面积比T_sr的取值可为1.2。

步骤三、比对长宽比之比。

当完成确定相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的面积比之后，若相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的面积比max(S_cur，S_candidate)/min(S_cur，S_candidate)小于等于预设面积比T_sr，为了判断相邻两帧的二值化图中的候选信号灯的形状是否接近，因此，需要确定相邻两帧的二值化图中的候选信号灯之间的长宽比之比。长宽比之比为相邻两帧的二值化图中的候选信号灯的长宽比之间的比值，长宽比可用R表示，R＝H/W，也即为候选信号灯的长H与宽W的比，这样，长宽比之比也即为max(R_cur，R_candidate)/min(R_cur，R_candidate)。在确定长宽比之比max(R_cur，R_candidate)/min(R_cur，R_candidate)后，可将长宽比之比max(R_cur，R_candidate)/min(R_cur，R_candidate)与预设长宽比之比进行比对，若长宽比之比max(R_cur，R_candidate)/min(R_cur，R_candidate)小于等于预设长宽比之比，则可以将相邻两帧二值化图中的候选信号灯确定为同一信号灯区域；若长宽比之比max(R_cur，R_candidate)/min(R_cur，R_candidate)大于预设长宽比之比，则可以确定相邻两帧二值化图中的候选信号灯不为同一候选信号灯，直接将相邻两帧中的第1帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至候选信号灯序列，并将相邻两帧中的第2帧的二值化图中的候选信号灯的位置数据添加至新的候选信号灯序列。其中，预设长宽比之比可用T_whr表示，在实际应用的过程中，可以根据经验进行设置，例如，长宽比之比T_whr的取值可为1.3。

通过执行上述步骤一至步骤三，即可实现对候选信号灯序列的更新。需要说明的是，当基于相邻两帧中的第1帧和第2帧对二值化图中候选信号灯的位置数据对信号灯序列进行更新后，便可获取第3帧的二值化图中候选信号灯的每个候选信号灯的位置数据，将更新完成的候选信号灯序列中候选信号灯与第3帧的二值化图中候选信号灯进行比对，以便继续对候选信号灯序列中的候选信号灯进行更新，依次类推，直至将图像帧的二值化图中候选信号灯均完成比对，完成对候选信号灯序列中候选信号灯的位置更新。

需要说明的是，为了更加精确的确定候选信号灯，保证对信号灯的检测更加准确，因此，可以通过执行上述步骤203至步骤204中的过程，生成图像帧的二值化图，并在二值化图中确定候选信号灯。上述步骤203至步骤204仅为较佳实施例，而在实际应用的过程中，用户可以通过其他方式得到候选信号灯，例如，直接通过图像帧内像素点的亮度值与背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到图像帧的候选信号灯，然后针对一定的预设筛选规则对候选信号灯进行筛选，例如，长宽比符合预设要求等，本发明实施例对确定候选信号灯的过程及对候选信号灯进行筛选的预设筛选规则不进行具体限定。另外，在生成候选信号灯序列后，便可以完成对信号灯的检测，无需继续执行下述步骤206和步骤207。而在实际应用的过程中，为了进一步确定候选信号灯的状态及位置，可以继续执行下述步骤206和步骤207。

在步骤206中，基于候选信号灯序列，生成信号灯序列，信号灯序列用于指示多个信号灯的初始状态和初始位置。

在本发明实施例中，为了更加确定的表示信号灯的状态和位置，可以基于候选信号灯序列，通过一定的验证手段，生成信号灯序列，信号灯序列能够更加准确的表示信号灯的位置和数量，供后续检测信号灯时进行初始位置确定和相对位置校验。当对候选信号灯序列更新完成后，便可基于候选信号灯序列生成信号灯序列，信号灯序列可用L_init表示。

在生成信号灯序列L_init时，需要首先基于候选信号灯序列L_candidate{N}中的每个候选信号灯，生成状态序列。例如，对于候选信号灯序列L_candidate{N}中的第n个候选信号灯，其状态序列可用Stat_k{m}表示，用于表示候选信号灯序列L_candidate{N}中的第n个候选信号灯在预设时长内的状态。在基于候选信号灯序列L_candidate{N}生成状态序列Stat_k{m}时，对于候选信号灯序列L_candidate{N}中的每个候选信号灯，根据候选信号灯的位置数据{x，y，w，h}，需要计算候选信号灯的亮度平均值，色调和饱和度，并基于亮度平均值，色调和饱和度生成状态序列，亮度平均值可用Y_avg表示，色调可用H表示，饱和度可用S表示。

在计算候选信号灯的色调H和饱和度S时，可以计算候选信号灯的亮度平均值Y_avg以及候选信号灯R平均值R_avg，G平均值G_avg，B平均值B_avg，将R平均值R_avg，G平均值G_avg，B平均值B_avg转换到HSV(Hue Saturation Value，颜色模型)空间，即可得到候选信号灯的色调H和饱和度S。

当得到候选信号灯的亮度平均值Y_avg，色调H和饱和度S后，可基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成候选信号灯序列的状态序列。其中，第一预设条件用于确定候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，第二预设条件用于确定候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，第三预设条件用于确定候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值。

在基于第一预设条件确定候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值时，将亮度平均值Y_avg与平均典型值进行比对，平均典型值可用T_y表示，根据经验，平均典型值T_y的取值可为160。若候选信号灯的亮度平均值Y_avg小于等于平均典型值T_y，则确定候选信号灯当前状态为灭或候选信号灯为非红色信号灯区域；若候选信号灯的亮度平均值Y_avg大于平均典型值T_y，则可继续基于第二预设条件确定候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值。

在基于第二预设条件确定候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值时，将候选信号灯的饱和度与饱和度典型值进行比对，饱和度典型值可用T_s表示，根据经验，饱和度典型值T_s的取值可为0.5。若候选信号灯的饱和度S小于等于饱和度典型值T_s，则确定候选信号灯当前状态为灭或候选信号灯为非红色信号灯区域；若候选信号灯的饱和度S大于饱和度典型值T_s，则可继续基于第三预设条件确定候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值。

在基于第三预设条件确定候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值时，第一色调典型值可用T_h0表示，第二色调典型值可用T_h1表示，第三色调典型值可用T_h2表示，根据经验，第一色调典型值T_h0的取值可为19，第二色调典型值T_h1的取值可为340，第三色调典型值T_h2的取值可为360。若候选信号灯的色调H大于等于第一色调典型值，且候选信号灯的色调小于等于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值，则确定候选信号灯当前状态为灭或候选信号灯为非红色信号灯区域，将候选信号灯在候选信号灯序列的状态序列Stat_k{m}中对应的状态元素的取值设置为0，用于表示候选信号灯为暗状态；若候选信号灯的色调H小于第一色调典型值T_h0，或候选信号灯的色调H大于第二色调典型值T_h1且小于等于第三色调典型值T_h2，则将候选信号灯序列中色调H小于第一色调典型值T_h0，或色调大于第二色调典型值T_h1且小于等于第三色调典型值T_h2的候选信号灯在候选信号灯序列的状态序列Stat_k{m}中对应的状态元素的取值设置为1，用于表示候选信号灯为亮状态，这样，便可以基于候选信号灯序列L_candidate{K}生成每个信号灯的状态序列Stat_k{m}。

需要说明的是，在上述基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成候选信号灯序列的状态序列的过程中，第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件的执行不分先后顺序，且可以选择第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件中的预设条件或任意一个或任一两个预设条件执行，本发明实施例对此不进行具体限定。

在生成状态序列Stat_k{m}后，可以设置预设时长，并通过执行下述步骤一至步骤四周期性对状态序列进行检验，基于状态序列生成信号灯序列。

步骤一、对状态序列Stat_k{m}进行均值滤波。

状态序列Stat_k{m}中可能存在由于判断错误或障碍物的遮挡造成的状态元素取值有误，因此，需要对预设时长内状态序列Stat_k{m}中的状态元素进行均值滤波，将取值错误的状态元素进行修改，保证状态序列Stat_k{m}中状态元素的取值的正确性。对于预设时长中状态序列Stat_k{m}的状态元素中的每个状态元素，以状态元素为中中心点，取该状态元素前面M个状态元素的取值，取该状态元素后面M个状态元素的取值，计算该状态元素的取值、该状态元素前面M个元素的取值以及该状态元素后面M个元素的取值，计算2M+1个状态元素的取值的元素平均值，并判断该元素平均值是否大于元素平均值典型值，其中，M为正整数，可以根据经验进行设置，例如，可将M的取值设置为3。

若2M+1个状态元素的取值的元素平均值大于元素平均值典型值，则确定该状态元素的取值应为1；若2M+1个状态元素的取值的元素平均值小于等于元素平均值典型值，则确定该状态元素的取值为0，依次例遍状态序列Stat_k{m}中的状态元素的取值，完成对状态序列Stat_k{m}的均值滤波。

步骤二、序列统计。

首先，在滤波后的状态序列Stat_k{m}中，以取值为0的状态元素为分界点，统计分界点之间连续的取值为1的状态元素的个数，确定第一序列，第一序列可记为K₁{n}。例如，若Stat_k{m}为“00000011111111000000111111111000…”，则根据Stat_k{m}可以确定K₁{0}为8，K₁{1}为9；之后，在滤波后的状态序列Stat_k{m}中，以取值为1的状态元素为分界点，统计分界点之间连续为0的状态元素的个数，确定第二序列，第二序列可记为K₀{n}。例如，若Stat_k{m}为“00000011111111000000111111111000…”，则根据Stat_k{m}可以确定K₀{0}为6，K₀{1}为6。

步骤三、数量和持续时间值统计。

对于第一序列K ₁{n}，将第一序列的每个序列元素与视频的帧率相除，得到第一时间序列记为S ₁{n}，该第一时间序列S ₁{n}代表连续的取值为1的状态元素所持续的时间，以秒为单位。基于第一时间序列S ₁{n}中的时间序列元素生成元素的直方图，获取直方图的峰值，将峰值记为N₁，作为第一序列的第一数量；并将峰值N₁对应的第一时间序列S ₁{n}中的时间序列元素记为S₁，作为第一数量对应的第一持续时间值。

对于第二序列K₀{n}，通过执行上述确定第一数量的过程，可确定第二序列K₀{n}的第二数量N₀以及第二数量对应的第二持续时间值S₀，此处不再进行赘述。

步骤四、数量和持续时间值校验。

在对数量和持续时间值进行校验时，将第一数量N₁与第一数量阈值T_N1、第一持续时间值S₁与第一持续时间值阈值T_S1进行比对，若第一数量N₁小于等于第一数量阈值T_N1或第一持续时间值S₁小于等于第一持续时间值阈值T_S1，则将第一序列所指示的候选信号灯确定为错误区域，并抛弃；若第一数量N₁大于第一数量阈值T_N1且第一持续时间值S₁大于第一持续时间值阈值T_S1，则继续判断第二序列的第二数量N₀是否大于第二数量阈值T_N0且第二持续时间值S₀是否大于第二持续时间值阈值T_S0且第一数量N₁与第二数量N₀的差值绝对值是否小于绝对值阈值T_ND。

若第二序列的第二数量N₀小于等于第二数量阈值T_N0或第二持续时间值S₀小于等于第二持续时间值T_S0或第一序列的第一数量N₁与第二序列的第二数量N₀的差值绝对值大于等于绝对值阈值T_ND，则将第二序列所指示的候选信号灯确定为错误区域，并抛弃；若第二序列的第二数量N₀大于第二数量阈值T_N0且第二持续时间值S₀大于第二持续时间值阈值T_S0且第一序列的第一数量N₁与第二序列的第二数量N₀的差值绝对值小于绝对值阈值T_ND，则完成对数量和持续时间值的校验，将第一序列和第二序列所指示的候选信号灯作为信号灯目标，基于信号灯目标生成信号灯序列。

其中，第一数量阈值T_N1可根据经验设置，例如，可为1；第一持续时间值T_S1可根据经验设置，例如可为10；第二数量阈值T_N0可根据经验设置，例如，可为1；第二持续时间值T_S0可根据经验设置，例如，可为10；绝对值阈值T_ND可根据经验设置，例如，可为2，本发明对上述取值不进行具体限定。

需要说明的是，上述步骤205和步骤206中所述的生成候选信号灯序列和基于候选信号灯序列生成信号灯序列的过程也可由用户手动进行配置。用户在进行手动配置信号灯序列时，可以在手动配置界面获取目标检测区域的图像，手动为需要进行信号灯检测的区域进行标注，参见图2B，这样便可得到信号灯目标的当前位置以及相关数据，生成信号灯序列L_init。此外，该手动配置界面可以提供类型选型，由用户设定信号灯目标的类型，例如箭头信号灯、圆形信号灯以及数字信号灯等，并还可以设置各个信号灯目标的周期等信息。

需要说明的是，通过执行步骤206中基于候选信号灯序列，生成信号灯序列的步骤即可完成对信号灯的检测。而在实际应用的过程中，为了方便后续继续对其他的待检测信号灯进行检测，将检测过程中的大量计算省略，可以将信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值，并持续更新，以便将待检测信号灯与当前信号灯序列进行比对即可完成对待检测信号灯的检测，也即继续执行下述步骤207。

在步骤207中，将信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值，将待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对，确定待检测信号灯区域图像中信号灯的个数、位置以及状态，基于待检测信号灯对当前信号灯序列进行更新，并且每隔一段时间，将信号灯序列与当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对，实现对当前信号灯序列中信号灯目标的位置更新是否正确的检测。

为了在后续对待检测时长内的待检测信号灯进行检测时，可以将检测过程中的大量计算省略，因此，可以设置一个当前信号灯序列，当前信号灯序列可用L_cur表示。

由于当前信号灯序列需要保持实时更新的状态，因此，需要基于待检测信号灯对当前信号灯序列持续进行更新。其中，在基于待检测时长内的待检测信号灯对当前信号灯序列进行更新时，可直接将待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯进行比对，确定待检测信号灯中疑似信号灯的数量。其中，在设置当前信号灯序列的初始值时，可将通过执行上述步骤201至步骤206生成的信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值。

当前信号灯序列可用L_cur{m}表示，m的取值为正整数，用于表示当前已经确定的目标信号灯。当确定当前信号灯序列后，便可将待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对，以便确定待检测信号灯区域图像中信号灯的个数、位置以及状态，并基于待检测信号灯对当前信号灯序列进行更新。

在将待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新时，可以通过执行上述步骤203确定待检测信号灯的二值化图，并通过执行上述步骤204在待检测信号灯的二值化图中确定待检测信号灯的疑似信号灯，并通过执行上述步骤205将待检测信号灯的疑似信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对，判断待检测信号灯的疑似信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标是否为同一信号灯，以便对当前信号灯序列进行更新。

其中，若确定待检测信号灯的疑似信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则可以将待检测信号灯中的疑似信号灯的当前位置对信号灯目标的位置进行更新，使得当前信号灯序列中信号灯目标的位置为最新位置。若确定待检测信号灯的疑似信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则可将待检测信号灯确定为干扰目标，并抛弃。

需要说明的是，为了避免基于待检测信号灯对当前信号灯序列中信号灯目标的位置及状态更新时发生错误，因此，当前信号灯序列可以设置时间间隔T_verify，每隔T_verify时间，便可以根据信号灯序列对当前信号灯序列的位置进行校验，以防止对当前信号灯序列更新的过程中出现信号灯目标位置的更新错误。其中，在基于信号灯初始序列对当前信号灯序列中信号灯目标进行位置校验时，可以通过执行下述步骤一和步骤二实现。

步骤一、计算偏移量序列。

通过执行下述公式即可计算得到的偏移量序列。

D_ofst{m}＝P_cur{m}-P_init{m}

其中，D_ofst{m}为偏移量序列，P_cur{m}为当前信号灯序列中各个信号灯目标的中心点坐标{x_{cur_c}，y_{cur_c}}，P_init{m}为信号灯序列中各个信号灯目标的中心点坐标{x_{init_c}，y_{init_c}}。

对于当前信号灯序列中的信号灯目标以及信号灯序列中的信号灯目标，均具有与其对应的位置数据{x，y，w，h}，因此，在确定当前信号灯序列中的信号灯目标以及信号灯序列中的信号灯目标的中心点时，可以根据下述公式计算得到:

x_c＝x+w/2-1；y_c＝y+h/2-1

步骤二、计算偏差一致性。

在计算偏差一致性时，可以分别执行下述方法一至方法四，计算信号灯目标的偏移距离、偏移总距离、最大的偏移总距离和偏移距离平均值。

方法一、计算偏移距离。

在得到信号灯目标的偏移量序列后，便可以首先基于偏移量序列D_ofst{m}中的任一偏移量，计算当前偏移量与其他偏移量之间的偏移距离。偏移距离也即偏移量之间的欧式距离，可以用D(i，j)表示，在计算偏移距离时，可以根据下述公式进行计算。

D(i，j)＝SQRT((x_i-x_j)²+(y_i-y_j)²)，j≠i

其中，(x，y)坐标为偏移量序列D_ofst{m}中每个偏移量的取值。

方法二、计算偏移总距离。

在得到当前偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离后，基于下述公式，将当前偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离进行累加，得到当前偏移量对应的信号灯目标的偏移总量，其中，D(i，j)为偏移距离。

O{i}＝∑D(i，j)，j≠1

方法三、计算最大的偏移总距离。

分别计算当前信号灯序列中对应信号灯目标的偏移总距离，并选取偏移总距离中最大的偏移总距离，最大的偏移总距离可用O_max表示。

方法四、计算偏移距离平均值。

在计算得到最大的偏移总距离O_max后，可基于下述公式计算偏移距离平均值，其中，N为当前信号灯序列中信号灯目标的个数，N为正整数。

D_avg＝O_max/(N-1)

在计算得出偏移距离平均值D_avg后，便可以基于D_avg与偏移标准之间的关系判断当前信号灯序列中的信号灯目标的位置更新是否正确。偏移标准可用T_D表示，用于指示信号灯目标的位置更新是否正确。若偏移距离平均值D_avg大于偏移标准T_D，则确定当前信号灯序列中至少存在一个信号灯目标的位置更新发生了错误，需要重新执行上述步骤201至步骤206，生成信号灯序列并重新赋值给当前信号灯序列；若偏移距离平均值D_avg小于等于偏移标准T_D，则确定当前信号灯序列中的信号灯位置更新未发生错误，不再需要重新执行上述步骤201至步骤206，重复执行207即可。

在对待检测信号灯进行检测时，可以基于当前信号灯序列进行检测，得到待检测信号灯中信号灯的当前位置，根据经验，可以进一步检测得到红色信号灯、黄色信号灯、绿色信号灯和灭灯四种状态；进一步地，还可以检测到待检测信号灯中疑似信号灯的类型，类型可以包括箭头信号灯和圆形信号灯；进一步地，还可以检测到待检测信号灯中疑似信号灯的箭头类型，箭头类型可以包括左转信号灯、右转信号灯和直行信号灯。

本发明实施例提供的方法，通过生成图像帧的背景帧，使得可以基于图像帧内像素点的亮度值与背景帧中对应像素点的亮度值，完成对信号灯的检测，同时背景帧中像素点的亮度值可以随着图像帧中像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新，符合实际场景，对信号灯的位置识别更加准确，有利于对信号灯状态的判断，避免违章判罚错误。

图3A是根据一示例性实施例示出的一种信号灯检测装置的框图。参照图3A，该装置包括背景帧生成模块301和检测模块302。

该背景帧生成模块301，用于基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成图像帧的背景帧；

该检测模块302，用于根据图像帧内像素点的亮度值与图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到图像帧的候选信号灯，候选信号灯符合预设筛选要求。

本发明实施例提供的装置，通过生成图像帧的背景帧，使得可以基于图像帧内像素点的亮度值与背景帧中对应像素点的亮度值，完成对信号灯的检测，同时背景帧中像素点的亮度值可以随着图像帧中像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新，符合实际场景，对信号灯的位置识别更加准确，有利于对信号灯状态的判断，避免违章判罚错误。

可选地，参见图3B，该装置还包括候选信号灯序列生成模块303，第一比对模块304，序列更新模块305和添加模块306。

该候选信号灯序列生成模块303，用于基于图像帧的候选信号灯，生成候选信号灯序列，候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据；

该第一比对模块304，用于对于图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的候选信号灯进行比对；

该序列更新模块305，用于若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯，则将第二帧图像帧中的候选信号灯更新至第一帧的图像帧中候选信号灯在候选信号灯序列中的位置；

该添加模块306，用于若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯，则将第二帧的图像帧中的候选信号灯添加至候选信号灯序列。

可选地，参见图3C，该装置还包括计算模块307，状态序列生成模块308和信号灯序列生成模块309。

该计算模块307，用于对于候选信号灯序列中的任一候选信号灯，计算候选信号灯的色调和饱和度；

该状态序列生成模块308，用于基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成候选信号灯序列的状态序列，第一预设条件用于确定候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，第二预设条件用于确定候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，第三预设条件用于确定候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值；

该信号灯序列生成模块309，用于周期性对状态序列进行检验，基于状态序列生成信号灯序列。

可选地，参见图3D，该背景帧生成模块301，包括获取子模块3011，确定子模块3012和生成子模块3013。

该获取子模块3011，用于获取图像帧内像素点的亮度值；

该确定子模块3012，用于基于图像帧内像素点的亮度值，确定图像帧内像素点的平均亮度值；

该生成子模块3013，用于基于图像帧内像素点的亮度值和图像帧内像素点的平均亮度值，对前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成图像帧的背景帧。

可选地，该生成子模块3013，用于将图像帧内像素点的平均亮度值与第一典型值的乘积作为第一阈值；对于图像帧内任一像素点，在前一图像帧的背景帧内确定背景像素点，背景像素点为像素点在前一图像帧的背景帧内对应的像素点；当像素点的亮度值大于第一阈值时，对背景像素点的第一亮度值与第一权重典型值进行乘运算，得到第一乘积；将背景像素点的第一亮度值与第一乘积相减，得到第一差值；对第一权重典型值与像素点的亮度值进行乘运算，得到第二乘积，将第二乘积与第一差值相加，得到第二亮度值；将第二亮度值作为像素点在图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值；重复执行上述对前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理的过程，基于前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，确定图像帧内像素点在图像帧的背景帧中的亮度值，生成图像帧的背景帧。

可选地，该生成子模块3013，还用于当像素点的亮度值小于第一阈值时，对背景像素点的第一亮度值与第二权重典型值进行乘运算，得到第三乘积；将背景像素点的第一亮度值与第三乘积相减，得到第二差值；对第二权重典型值与像素点的亮度值进行乘运算，得到第四乘积，将第四乘积与第二差值相加，得到第三亮度值；将第三亮度值作为像素点在图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。

可选地，参见图3E，该第一比对模块304，包括第一确定子模块3041，第二确定子模块3042和第三确定子模块3043。

该第一确定子模块3041，用于对于图像帧的每个候选信号灯，确定相邻两帧的图像帧中的候选信号灯之间的重叠面积、面积比以及长宽比之比；

该第二确定子模块3042，用于若重叠面积大于等于预设面积，且面积比小于等于预设面积比，且长宽比之比小于等于预设长宽比之比，则确定相邻两帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯；

该第三确定子模块3043，用于若重叠面积、面积比或长宽比之比中任一不符合上述条件，则确定相邻两帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯。

可选地，该信号灯序列生成模块309，用于对状态序列进行均值滤波，得到滤波后的状态序列；在滤波后的状态序列中，以取值为0的状态元素为分界点，统计连续多个取值为1的状态元素的个数，确定第一序列；将第一序列的每个序列元素与视频的帧率相除，得到的第一时间序列，第一时间序列用于指示连续的取值为1的状态元素所持续的时间；基于第一时间序列中的时间序列元素生成直方图，将直方图的峰值作为第一时间序列的第一数量；将直方图的峰值所对应的第一时间序列中的时间序列元素作为第一数量对应的第一持续时间值；基于第一持续时间值和第二持续时间值对候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成信号灯序列。

可选地，该信号灯序列生成模块309，还用于若第一序列的第一数量大于第一数量阈值且第一持续时间值大于第一持续时间值阈值，则判断第二序列的第二数量是否大于第二数量阈值且第二持续时间值是否大于第二持续时间值阈值且第一序列的第一数量与第二序列的第二数量的差值绝对值是否小于绝对值阈值；若第二序列的第二数量大于第二数量阈值且第二持续时间值大于第二持续时间值阈值且第一序列的第一数量与第二序列的第二数量的差值绝对值小于绝对值阈值，则将候选信号灯作为信号灯目标。

可选地，参见图3F，该装置还包括赋值模块310，第二比对模块311，信号灯更新模块312和抛弃模块313。

该赋值模块310，用于将信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值；

该第二比对模块311，用于确定待检测时长内的待检测信号灯，将待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对；

该信号灯更新模块312，用于若确定待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则基于待检测信号灯的当前位置对当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新；

该抛弃模块313，用于若确定待检测信号灯与当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则将待检测信号灯确定为干扰目标抛弃，并保持当前信号灯序列。

可选地，参见图3G，该装置还包括偏移量生成模块314，计算模块315和失败模块316。

该偏移量生成模块314，用于分别将当前信号灯序列的位置数据与信号灯序列的位置数据相减，得到当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量。

该计算模块315，用于对于当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量中的任一偏移量，计算偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离；

该计算模块315，还用于将多个偏移距离相加，得到偏移量对应的信号灯目标与其他信号灯目标之间的偏移总距离；

该计算模块315，还用于分别计算当前信号灯序列中信号灯目标的偏移总距离，选取最大的偏移总距离；

该计算模块315，还用于基于最大的偏移总距离与信号灯目标的信号灯数量，计算偏移距离平均值；

该失败模块316，用于若偏移距离平均值大于偏移标准，则对当前信号灯序列的更新检测失败，重新执行上述生成候选信号灯序列的步骤。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图4是本发明实施例提供的一种计算机设备400的结构示意图。参见图4，该计算机设备400包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，还可以包括输入输出接口和显示设备，其中，处理器、存储器、输入输出接口、显示设备和通信接口通过通信总线完成相互间的通信。该存储器存储有计算机程序，该处理器用于执行存储器上所存放的计算机程序，实现上述图1和图2A实施例中的信号灯检测方法。

通信总线是连接所描述的元素的电路并且在这些元素之间实现传输。例如，处理器通过通信总线从其它元素接收到命令，解密接收到的命令，根据解密的命令执行计算或数据处理。存储器可以包括程序模块，例如内核(kernel)，中间件(middleware)，应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)和应用。该程序模块可以是有软件、固件或硬件、或其中的至少两种组成。输入输出接口转发用户通过输入输出设备(例如感应器、键盘、触摸屏)输入的命令或数据。显示设备显示各种信息给用户。通信接口将该计算机设备900与其它网络设备、用户设备、网络进行连接。例如，通信接口可以通过有线或无线连接到网络以连接到外部其它的网络设备或用户设备。无线通信可以包括以下至少一种：无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)，蓝牙(Bluetooth，BT)，近距离无线通信技术(NearField Communication，NFC)，全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)和蜂窝通信(cellular communication)(例如，长期演进技术(Long Term Evolution，LTE)，长期演进技术的后续演进(Long Term Evolution–Advanced，LTE-A)，码分多址(CodeDivision Multiple Access，CDMA)，宽带码分多址(Wideband CDMA，WCDMA)，通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)，无线宽带接入(WirelessBroadband，WiBro)和全球移动通讯系统(Global System for Mobile communication，GSM)。有线通信可以包括以下至少一种：通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)，高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，HDMI)，异步传输标准接口(Recommended Standard 232，RS-232)，和普通老式电话业务(Plain Old TelephoneService，POTS)。网络可以是电信网络和通信网络。通信网络可以为计算机网络、因特网、物联网、电话网络。计算机设备900可以通过通信接口连接网络，计算机设备900和其它网络设备通信所用的协议可以被应用、应用程序编程接口(Application ProgrammingInterface，API)、中间件、内核和通信接口至少一个支持。

在示例性实施例中，还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，例如存储有计算机程序的存储器，上述计算机程序被处理器执行时实现上述图1或图2A所示的信号灯检测方法。例如，所述计算机可读存储介质可以是只读内存(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-OnlyMemory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (18)

1.一种信号灯检测方法，其特征在于，所述方法包括：

基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧，所述背景帧中像素点的亮度值随着图像帧内像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新；

根据所述图像帧内像素点的亮度值与所述图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到所述图像帧的候选信号灯，所述候选信号灯符合预设筛选要求；

基于所述图像帧的候选信号灯，生成候选信号灯序列，基于所述候选信号灯序列，生成信号灯序列，所述信号灯序列用于指示多个信号灯的初始状态和初始位置；

将所述信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值；

确定待检测时长内的待检测信号灯，将所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对；

若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则基于所述待检测信号灯的当前位置对所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新；

若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则将所述待检测信号灯确定为干扰目标抛弃，并保持所述当前信号灯序列；

每隔预设的时间间隔，根据所述信号灯序列对当前信号灯序列的位置进行校验。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据，所述生成候选信号灯序列之后，还包括：

对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对；

若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯，则将所述第二帧图像帧中的候选信号灯更新至所述第一帧的图像帧中候选信号灯在所述候选信号灯序列中的位置；

若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯，则将所述第二帧的图像帧中的候选信号灯添加至所述候选信号灯序列。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对于所述候选信号灯序列中的任一候选信号灯，计算所述候选信号灯的色调和饱和度；

基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成所述候选信号灯序列的状态序列，所述第一预设条件用于确定所述候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，所述第二预设条件用于确定所述候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，所述第三预设条件用于确定所述候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或所述候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值；

周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧包括：

获取所述图像帧内像素点的亮度值；

基于所述图像帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点的平均亮度值；

基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧包括：

将所述图像帧内像素点的平均亮度值与第一典型值的乘积作为第一阈值；

对于所述图像帧内任一像素点，在所述前一图像帧的背景帧内确定背景像素点，所述背景像素点为所述像素点在所述前一图像帧的背景帧内对应的像素点；

当所述像素点的亮度值大于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第一权重典型值进行乘运算，得到第一乘积；

将所述背景像素点的第一亮度值与所述第一乘积相减，得到第一差值；

对所述第一权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第二乘积，将所述第二乘积与所述第一差值相加，得到第二亮度值；

将所述第二亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值；

重复执行上述对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理的过程，基于所述前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点在所述图像帧的背景帧中的亮度值，生成所述图像帧的背景帧。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述像素点的亮度值小于所述第一阈值时，对所述背景像素点的第一亮度值与第二权重典型值进行乘运算，得到第三乘积；

将所述背景像素点的第一亮度值与所述第三乘积相减，得到第二差值；

对所述第二权重典型值与所述像素点的亮度值进行乘运算，得到第四乘积，将所述第四乘积与所述第二差值相加，得到第三亮度值；

将所述第三亮度值作为所述像素点在所述图像帧的背景帧中对应的像素点的亮度值。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对包括：

对于所述图像帧的每个候选信号灯，确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯之间的重叠面积、面积比以及长宽比之比；

若所述重叠面积大于等于预设面积，且所述面积比小于等于预设面积比，且所述长宽比之比小于等于所述预设长宽比之比，则确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯为同一候选信号灯；

若所述重叠面积、所述面积比或所述长宽比之比中任一不符合上述条件，则确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯不为同一候选信号灯。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列包括：

对所述状态序列进行均值滤波，得到滤波后的状态序列；

在所述滤波后的状态序列中，以取值为0的状态元素为分界点，统计连续多个取值为1的状态元素的个数，确定第一序列；

将所述第一序列的每个序列元素与视频的帧率相除，得到的第一时间序列，所述第一时间序列用于指示连续的取值为1的状态元素所持续的时间；

基于所述第一时间序列中的时间序列元素生成直方图，将所述直方图的峰值作为所述第一时间序列的第一数量；

将所述直方图的峰值所对应的所述第一时间序列中的时间序列元素作为所述第一数量对应的第一持续时间值；

重复执行上述过程，在滤波后的状态序列中，以取值为1的状态元素为分界点，统计连续多个取值为0的状态元素的个数，确定第二序列及对应的第二时间序列，并确定所述第二时间序列的第二数量以及所述第二数量对应的第二持续时间值；

基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一持续时间值和所述第二持续时间值对所述候选信号灯序列进行检测，确定信号灯目标，生成所述信号灯序列包括：

若所述第一序列的第一数量大于第一数量阈值且所述第一持续时间值大于第一持续时间值阈值，则判断所述第二序列的第二数量是否大于第二数量阈值且所述第二持续时间值是否大于第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值是否小于绝对值阈值；

若所述第二序列的第二数量大于所述第二数量阈值且所述第二持续时间值大于所述第二持续时间值阈值且所述第一序列的第一数量与所述第二序列的第二数量的差值绝对值小于绝对值阈值，则将所述候选信号灯作为所述信号灯目标。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分别将所述当前信号灯序列的位置数据与所述信号灯序列的位置数据相减，得到所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量；

对于所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量中的任一偏移量，计算所述偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离；

将所述多个偏移距离相加，得到所述偏移量对应的信号灯目标与其他信号灯目标之间的偏移总距离；

分别计算所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移总距离，选取最大的偏移总距离；

基于所述最大的偏移总距离与所述信号灯目标的信号灯数量，计算偏移距离平均值；

若所述偏移距离平均值大于偏移标准，则对所述当前信号灯序列的更新检测失败，重新执行上述生成所述候选信号灯序列的步骤。

11.一种信号灯检测装置，其特征在于，所述装置包括：

背景帧生成模块，用于基于图像帧内像素点的亮度值和前一图像帧的背景帧内像素点的亮度值，生成所述图像帧的背景帧，所述背景帧中像素点的亮度值随着图像帧内像素点的亮度值的变化进行不同速率的更新；

检测模块，用于根据所述图像帧内像素点的亮度值与所述图像帧的背景帧中对应像素点的亮度值之间的差值，得到所述图像帧的候选信号灯，所述候选信号灯符合预设筛选要求；

候选信号灯序列生成模块，用于基于所述图像帧的候选信号灯，生成候选信号灯序列；

信号灯序列生成模块，用于基于所述候选信号灯序列，生成信号灯序列，所述信号灯序列用于指示多个信号灯的初始状态和初始位置；

赋值模块，用于将所述信号灯序列作为当前信号灯序列的初始值；

第二比对模块，用于确定待检测时长内的待检测信号灯，将所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行比对；

信号灯更新模块，用于若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标为同一信号灯，则基于所述待检测信号灯的当前位置对所述当前信号灯序列中的信号灯目标进行更新；

抛弃模块，用于若确定所述待检测信号灯与所述当前信号灯序列中的信号灯目标不为同一信号灯，则将所述待检测信号灯确定为干扰目标抛弃，并保持所述当前信号灯序列；

所述装置还用于每隔预设的时间间隔，根据所述信号灯序列对当前信号灯序列的位置进行校验。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述候选信号灯序列包括多个候选信号灯的位置数据；所述装置还包括：

第一比对模块，用于对于所述图像帧的每个候选信号灯，将相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯进行比对；

序列更新模块，用于若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯为同一候选信号灯，则将所述第二帧图像帧中的候选信号灯更新至所述第一帧的图像帧中候选信号灯在所述候选信号灯序列中的位置；

添加模块，用于若确定相邻两帧中第二帧的图像帧中的候选信号灯与相邻两帧中第一帧的图像帧中的候选信号灯不为同一候选信号灯，则将所述第二帧的图像帧中的候选信号灯添加至所述候选信号灯序列。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

计算模块，用于对于所述候选信号灯序列中的任一候选信号灯，计算所述候选信号灯的色调和饱和度；

状态序列生成模块，用于基于第一预设条件、第二预设条件和第三预设条件生成所述候选信号灯序列的状态序列，所述第一预设条件用于确定所述候选信号灯的亮度平均值是否大于平均亮度典型值，所述第二预设条件用于确定所述候选信号灯的饱和度是否大于饱和度典型值，所述第三预设条件用于确定所述候选信号灯的色调是否小于第一色调典型值，或所述候选信号灯的色调是否大于第二色调典型值且小于等于第三色调典型值；

信号灯序列生成模块，用于周期性对所述状态序列进行检验，基于所述状态序列生成信号灯序列。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述背景帧生成模块包括：

获取子模块，用于获取所述图像帧内像素点的亮度值；

确定子模块，用于基于所述图像帧内像素点的亮度值，确定所述图像帧内像素点的平均亮度值；

生成子模块，用于基于所述图像帧内像素点的亮度值和所述图像帧内像素点的平均亮度值，对所述前一图像帧的背景帧内像素点进行加权归一处理，生成所述图像帧的背景帧。

15.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第一比对模块包括：

第一确定子模块，用于对于所述图像帧的每个候选信号灯，确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯之间的重叠面积、面积比以及长宽比之比；

第二确定子模块，用于若所述重叠面积大于等于预设面积，且所述面积比小于等于预设面积比，且所述长宽比之比小于等于所述预设长宽比之比，则确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯为同一候选信号灯；

第三确定子模块，用于若所述重叠面积、所述面积比或所述长宽比之比中任一不符合上述条件，则确定所述相邻两帧的图像帧中的所述候选信号灯不为同一候选信号灯。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

偏移量生成模块，用于分别将所述当前信号灯序列的位置数据与所述信号灯序列的位置数据相减，得到所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量；

计算模块，用于对于所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移量中的任一偏移量，计算所述偏移量与其他偏移量之间的多个偏移距离；

所述计算模块，还用于将所述多个偏移距离相加，得到所述偏移量对应的信号灯目标与其他信号灯目标之间的偏移总距离；

所述计算模块，还用于分别计算所述当前信号灯序列中信号灯目标的偏移总距离，选取最大的偏移总距离；

所述计算模块，还用于基于所述最大的偏移总距离与所述信号灯目标的信号灯数量，计算偏移距离平均值；

失败模块，用于若所述偏移距离平均值大于偏移标准，则对所述当前信号灯序列的更新检测失败，重新执行上述生成所述候选信号灯序列的步骤。

17.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的计算机程序，实现权利要求1-10任一项所述的信号灯检测方法步骤。

18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-10任一项所述的信号灯检测方法步骤。

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