CN112382102A - 城市交通信号灯的智能控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市交通信号灯的智能控制系统。本发明的城市交通信号灯的智能控制系统，通过图像获取装置实时获取城市路口处每个行车方向上的路面图像，然后基于图像识别技术识别出每个行车方向上的车辆数量，再统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序，按照该优先级排序控制路口信号灯变化，可以自动识别每个行车方向上的拥堵情况，优先控制拥堵的行车方向对应的信号灯变绿，实现了基于实时路况智能化控制信号灯变化，可以有效解决道路拥堵问题，而且无需人为介入，大大降低了人员投入成本。

Description

城市交通信号灯的智能控制系统
技术领域
本发明涉及交通信号灯控制技术领域，特别地，涉及一种城市交通信号灯的智能控制系统。
背景技术
随着我国汽车产业的爆发式增长，汽车保有量逐年递增，随之带来的是日常交通拥堵问题。而目前的交通信号灯控制方式都是采取预设程序控制，不能根据路况实时控制信号灯变化，无法实现智能化控制，经常出现某一条行车方向严重拥堵，而其它行车方向车辆较少的情况。虽然，可以通过交警人为介入控制信号灯变化，但是由于城市路口众多，人力投入大，无法彻底解决交通拥堵的问题。
发明内容
本发明提供了一种城市交通信号灯的智能控制系统，以解决现有的信号灯控制方式无法实现智能化控制的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种城市交通信号灯的智能控制系统，包括图像获取装置，用于实时获取城市路口处多个行车方向上的路面图像；
图像识别模块，用于基于多个行车方向上的路面图像分别识别出每个行车方向上的车辆数量；
统计分析模块，用于统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序；
控制模块，用于按照该优先级排序控制路口信号灯变化。
进一步地，所述图像识别模块还用于从每个行车方向上的路面图像中识别出多个行车道上的车辆数量，所述控制模块还用于根据每个行车道上的车辆数量控制其对应的信号灯变化。
进一步地，所述统计分析模块包括统计单元和分析单元，所述统计单元用于统计每个行车方向上的车辆数量，所述分析单元用于将每个行车方向上的车辆数量与预设阈值进行比对，若车辆数量小于预设阈值，则设置为第二优先级，若车辆数量超于预设阈值，则设置为第一优先级，若存在两个或两个以上的行车方向同时处于第一优先级或第二优先级，则按照每个行车方向的道路等级来控制信号灯变化，对应道路等级越高的行车方向优先控制信号灯变绿。
进一步地，若存在两个行车方向处于同一优先级且两者对应的道路等级相同，则所述控制模块在这两个行车方向之间随机选择一个行车方向对应的信号灯先变绿。
进一步地，针对第一优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为1min～3min，针对第二优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为20s～30s。
进一步地，还包括路口拥堵判定模块，用于实时获取城市路口交汇处的路面图像，并基于交汇处的路面图像判定是否出现拥堵现象，若出现拥堵现象则通知交管部门指派交警进行现场指挥。
进一步地，所述路口拥堵判定模块包括路口摄像头、处理单元和反馈单元，所述路口摄像头用于实时拍摄城市路口交汇处的路面图像，所述处理单元用于从路面图像中识别出交汇处至少一台车辆在预设时间段内的平均行驶速度，并将该平均行驶速度与预设阈值进行比对，若平均行驶速度小于该预设阈值则判定交汇处出现交通拥堵现象，所述反馈单元用于通知交管部门指派交警进行现场指挥。
进一步地，所述路口拥堵判定模块还包括语音提示单元，用于在所述处理单元判定交汇处出现交通拥堵现象时发出语音提示此时信号灯变绿的行驶方向上的车辆停车等待。
进一步地，所述语音提示单元为扬声器。
本发明具有以下效果：
本发明的城市交通信号灯的智能控制系统，通过图像获取装置实时获取城市路口处每个行车方向上的路面图像，然后基于图像识别技术识别出每个行车方向上的车辆数量，再统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序，按照该优先级排序控制路口信号灯变化，可以自动识别每个行车方向上的拥堵情况，优先控制拥堵的行车方向对应的信号灯变绿，实现了基于实时路况智能化控制信号灯变化，可以有效解决道路拥堵问题，而且无需人为介入，大大降低了人员投入成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的城市交通信号灯的智能控制方法的流程示意图。
图2是本发明优选实施例的城市交通信号灯的智能控制方法的另一实施方式的流程示意图。
图3是本发明优选实施例的城市交通信号灯的智能控制方法的另一实施方式的流程示意图。
图4是图3中的步骤S5的子流程示意图。
图5是本发明另一实施例的城市交通信号灯的智能控制系统的模块结构示意图。
图6是图5中的统计分析模块的单元结构示意图。
图7是图5中的路口拥堵判定模块的单元结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本发明的优选实施例提供一种城市交通信号灯的智能控制方法，包括以下步骤：
步骤S1：实时获取城市路口处多个行车方向上的路面图像；
步骤S2：基于多个行车方向上的路面图像分别识别出每个行车方向上的车辆数量；
步骤S3：统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序，按照该优先级排序控制路口信号灯变化。
可以理解，本实施例的城市交通信号灯的智能控制方法，通过实时获取城市路口处每个行车方向上的路面图像，然后基于图像识别技术识别出每个行车方向上的车辆数量，再统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序，按照该优先级排序控制路口信号灯变化，可以自动识别每个行车方向上的拥堵情况，优先控制拥堵的行车方向对应的信号灯变绿，实现了基于实时路况智能化控制信号灯变化，可以有效解决道路拥堵问题，而且无需人为介入，大大降低了人员投入成本。
可以理解，所述步骤S1中具体通过每个行车方向上的摄像头来实时拍摄路面图像。
可以理解，如图2所示，作为优选的，所述城市交通信号灯的智能控制方法还包括以下步骤：
步骤S4：从每个行车方向上的路面图像中识别出多个行车道上的车辆数量，并根据每个行车道上的车辆数量控制其对应的信号灯变化。
其中，一个行车方向上通常包括左转车道、直行车道和右转车道，为了防止出现直行车道拥堵而左转车道畅通的情况，所述步骤S4中从每个行车方向上的路面图像中识别出每个行车道上的车辆数量，以判定每个行车道的拥堵情况，然后根据每个行车道上的车辆数量来控制其对应的信号灯变化。例如，若直行车道出现拥堵而左转车道畅通，则控制左转车道对应的信号灯变红灯，而控制直行车道对应的信号灯变绿灯；若出现直行车道畅通而左转车道拥堵，则控制左转车道对应的信号灯变绿灯，而控制直行车道对应的信号灯变红灯；若左转车道和直行车道均出现拥堵现象，则控制两者对应的信号灯变绿灯。
可以理解，所述步骤S4中根据每个行车道上的车辆数量控制其对应的信号灯变化具体为：
将每个行车道上的车辆数量与预设阈值进行比对，若车辆数量小于阈值，则控制该行车道对应的信号灯变红灯，若车辆数量超过阈值，则控制该行车道对应的信号灯变绿灯。
可以理解，所述步骤S3具体为：
统计每个行车方向上的车辆数量，将每个行车方向上的车辆数量与预设阈值进行比对，若车辆数量小于预设阈值，则设置为第二优先级，若车辆数量超于预设阈值，则设置为第一优先级，若存在两个或两个以上的行车方向同时处于第一优先级或第二优先级，则按照每个行车方向的道路等级来控制信号灯变化，对应道路等级越高的行车方向优先控制信号灯变绿。其中，道路等级包括国道、省道、城市主干道、城市快速路、普通道路等，通常而言道路等级越高，车流量越大，越容易出现拥堵，故根据道路等级来控制处于同一优先级的至少两个行车方向对应的信号灯变化，可以进一步有效减缓交通拥堵问题。
另外，若存在两个行车方向处于同一优先级且两者对应的道路等级相同，则在这两个行车方向之间随机选择一个行车方向对应的信号灯先变绿。例如，当存在两个行车方向均处于第二优先级或者第一优先级，且两者均属于城市主干道，则随机选择其中一个的信号灯变绿，随后再控制另一个的信号灯变绿。
可以理解，针对第一优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为1min～3min，针对第二优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为20s～30s。
可以理解，如图3所示，所述城市交通信号灯的智能控制方法在步骤S3之后还包括以下步骤：
步骤S5：实时获取城市路口交汇处的路面图像，并基于交汇处的路面图像判定是否出现拥堵现象，若出现拥堵现象则通知交管部门指派交警进行现场指挥。
如图4所示，所述步骤S5具体包括以下步骤：
步骤S51：实时拍摄城市路口交汇处的路面图像，并从路面图像中识别出交汇处至少一台车辆在预设时间段内的平均行驶速度；
步骤S52：将该平均行驶速度与预设阈值进行比对，若平均行驶速度小于该预设阈值则判定交汇处出现交通拥堵现象，通知交管部门指派交警进行现场指挥。
可以理解，所述步骤S51中采用图像识别技术识别出交汇处至少一台车在预设时间段内的平均行驶速度，例如在30s内的平均行驶速度，若30s内的平均行驶速度小于预设阈值，比如小于5km/h，甚至为0，则判定交汇处出现交通拥堵现象，则通知交管部门指派交警赶往现场进行指挥。
可以理解，作为优选的，所述城市交通信号灯的智能控制方法还包括以下步骤：
步骤S6：发出语音提示此时信号灯变绿的行驶方向上的车辆停车等待。
当路口交汇处出现交通拥堵后，发出语音提示此时信号灯变绿的行驶方向上的车辆停车等待，防止其进入路口交汇处加重道路拥堵。
另外，如图5所示，本发明的另一实施例还提供一种城市交通信号灯的智能控制系统，其优选采用如上所述的智能控制方法，所述系统包括
图像获取装置，用于实时获取城市路口处多个行车方向上的路面图像；其中，所述图像获取装置为摄像头；
图像识别模块，用于基于多个行车方向上的路面图像分别识别出每个行车方向上的车辆数量；
统计分析模块，用于统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序；
控制模块，用于按照该优先级排序控制路口信号灯变化。
可以理解，本实施例的城市交通信号灯的智能控制系统，通过图像获取装置实时获取城市路口处每个行车方向上的路面图像，然后基于图像识别技术识别出每个行车方向上的车辆数量，再统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序，按照该优先级排序控制路口信号灯变化，可以自动识别每个行车方向上的拥堵情况，优先控制拥堵的行车方向对应的信号灯变绿，实现了基于实时路况智能化控制信号灯变化，可以有效解决道路拥堵问题，而且无需人为介入，大大降低了人员投入成本。
可以理解，作为优选的，所述图像识别模块还用于从每个行车方向上的路面图像中识别出多个行车道上的车辆数量，所述控制模块还用于根据每个行车道上的车辆数量控制其对应的信号灯变化。
其中，一个行车方向上通常包括左转车道、直行车道和右转车道，为了防止出现直行车道拥堵而左转车道畅通的情况，所述图像识别模块从每个行车方向上的路面图像中识别出每个行车道上的车辆数量，以判定每个行车道的拥堵情况，然后所述控制模块根据每个行车道上的车辆数量来控制其对应的信号灯变化。例如，若直行车道出现拥堵而左转车道畅通，则控制左转车道对应的信号灯变红灯，而控制直行车道对应的信号灯变绿灯；若出现直行车道畅通而左转车道拥堵，则控制左转车道对应的信号灯变绿灯，而控制直行车道对应的信号灯变红灯；若左转车道和直行车道均出现拥堵现象，则控制两者对应的信号灯变绿灯。
可以理解，所述控制模块根据每个行车道上的车辆数量控制其对应的信号灯变化具体为：
将每个行车道上的车辆数量与预设阈值进行比对，若车辆数量小于阈值，则控制该行车道对应的信号灯变红灯，若车辆数量超过阈值，则控制该行车道对应的信号灯变绿灯。
可以理解，如图6所示，所述统计分析模块包括统计单元和分析单元，所述统计单元用于统计每个行车方向上的车辆数量，所述分析单元用于将每个行车方向上的车辆数量与预设阈值进行比对，若车辆数量小于预设阈值，则设置为第二优先级，若车辆数量超于预设阈值，则设置为第一优先级，若存在两个或两个以上的行车方向同时处于第一优先级或第二优先级，则按照每个行车方向的道路等级来控制信号灯变化，对应道路等级越高的行车方向优先控制信号灯变绿。其中，道路等级包括国道、省道、城市主干道、城市快速路、普通道路等，通常而言道路等级越高，车流量越大，越容易出现拥堵，故根据道路等级来控制处于同一优先级的至少两个行车方向对应的信号灯变化，可以进一步有效减缓交通拥堵问题。
另外，若存在两个行车方向处于同一优先级且两者对应的道路等级相同，则所述控制模块在这两个行车方向之间随机选择一个行车方向对应的信号灯先变绿。例如，当存在两个行车方向均处于第二优先级或者第一优先级，且两者均属于城市主干道，则随机选择其中一个的信号灯变绿，随后再控制另一个的信号灯变绿。
可以理解，针对第一优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为1min～3min，针对第二优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为20s～30s。
可以理解，作为优选的，所述城市交通信号灯的智能控制系统还包括
路口拥堵判定模块，用于实时获取城市路口交汇处的路面图像，并基于交汇处的路面图像判定是否出现拥堵现象，若出现拥堵现象则通知交管部门指派交警进行现场指挥。
其中，如图7所示，所述路口拥堵判定模块包括路口摄像头、处理单元和反馈单元，所述路口摄像头用于实时拍摄城市路口交汇处的路面图像，所述处理单元用于从路面图像中识别出交汇处至少一台车辆在预设时间段内的平均行驶速度，并将该平均行驶速度与预设阈值进行比对，若平均行驶速度小于该预设阈值则判定交汇处出现交通拥堵现象，所述反馈单元用于通知交管部门指派交警进行现场指挥。
可以理解，所述处理单元采用图像识别技术识别出交汇处至少一台车在预设时间段内的平均行驶速度，例如在30s内的平均行驶速度，若30s内的平均行驶速度小于预设阈值，比如小于5km/h，甚至为0，则判定交汇处出现交通拥堵现象，则所述反馈模块通知交管部门指派交警赶往现场进行指挥。
可以理解，作为优选的，所述路口拥堵判定模块还包括语音提示单元，用于在所述处理单元判定交汇处出现交通拥堵现象时发出语音提示此时信号灯变绿的行驶方向上的车辆停车等待。其中，所述语音提示单元为喇叭或者扬声器。
当路口交汇处出现交通拥堵后，通过语音提示单元发出语音提示此时信号灯变绿的行驶方向上的车辆停车等待，防止其进入路口交汇处加重道路拥堵。
另外，本发明还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储进行城市交通信号灯的智能控制的计算机程序，该计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
一般计算机可读取介质的形式包括：软盘(floppy disk)、可挠性盘片(flexibledisk)、硬盘、磁带、任何其与的磁性介质、CD-ROM、任何其余的光学介质、打孔卡片(punchcards)、纸带(paper tape)、任何其余的带有洞的图案的物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可抹除可编程只读存储器(EPROM)、快闪可抹除可编程只读存储器(FLASH-EPROM)、其余任何存储器芯片或卡匣、或任何其余可让计算机读取的介质。指令可进一步被一传输介质所传送或接收。传输介质这一术语可包含任何有形或无形的介质，其可用来存储、编码或承载用来给机器执行的指令，并且包含数字或模拟通信信号或其与促进上述指令的通信的无形介质。传输介质包含同轴电缆、铜线以及光纤，其包含了用来传输一计算机数据信号的总线的导线。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，包括
图像获取装置，用于实时获取城市路口处多个行车方向上的路面图像；
图像识别模块，用于基于多个行车方向上的路面图像分别识别出每个行车方向上的车辆数量；
统计分析模块，用于统计每个行车方向上的车辆数量，并按照车辆数量进行优先级排序；
控制模块，用于按照该优先级排序控制路口信号灯变化。
2.如权利要求1所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
所述图像识别模块还用于从每个行车方向上的路面图像中识别出多个行车道上的车辆数量，所述控制模块还用于根据每个行车道上的车辆数量控制其对应的信号灯变化。
3.如权利要求1所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
所述统计分析模块包括统计单元和分析单元，所述统计单元用于统计每个行车方向上的车辆数量，所述分析单元用于将每个行车方向上的车辆数量与预设阈值进行比对，若车辆数量小于预设阈值，则设置为第二优先级，若车辆数量超于预设阈值，则设置为第一优先级，若存在两个或两个以上的行车方向同时处于第一优先级或第二优先级，则按照每个行车方向的道路等级来控制信号灯变化，对应道路等级越高的行车方向优先控制信号灯变绿。
4.如权利要求3所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
若存在两个行车方向处于同一优先级且两者对应的道路等级相同，则所述控制模块在这两个行车方向之间随机选择一个行车方向对应的信号灯先变绿。
5.如权利要求3所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
针对第一优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为1min～3min，针对第二优先级的行车方向，其对应的绿灯时长为20s～30s。
6.如权利要求1所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
还包括路口拥堵判定模块，用于实时获取城市路口交汇处的路面图像，并基于交汇处的路面图像判定是否出现拥堵现象，若出现拥堵现象则通知交管部门指派交警进行现场指挥。
7.如权利要求6所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
所述路口拥堵判定模块包括路口摄像头、处理单元和反馈单元，所述路口摄像头用于实时拍摄城市路口交汇处的路面图像，所述处理单元用于从路面图像中识别出交汇处至少一台车辆在预设时间段内的平均行驶速度，并将该平均行驶速度与预设阈值进行比对，若平均行驶速度小于该预设阈值则判定交汇处出现交通拥堵现象，所述反馈单元用于通知交管部门指派交警进行现场指挥。
8.如权利要求7所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
所述路口拥堵判定模块还包括语音提示单元，用于在所述处理单元判定交汇处出现交通拥堵现象时发出语音提示此时信号灯变绿的行驶方向上的车辆停车等待。
9.如权利要求8所述的城市交通信号灯的智能控制系统，其特征在于，
所述语音提示单元为扬声器。
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