CN112669631B - 一种智能交通监控及报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能交通管理技术领域，为了解决现有技术中，由于信号灯是根据固定的时长控制行人通行灯点亮而容易导致路口出现拥堵情况的问题，提供了一种智能交通监控及报警系统，包括安装在路口的通行子系统，通行子系统包括点亮时行人通行、熄灭时车辆通行的行人通行灯；还包括采集模块，采集行人图像；存储模块，预设有当前路口的通行长度、常规速度值和缓行速度值；识别模块，识别行人中是否有老人或孩童；运算模块，用于在识别出行人中没有老人或孩童时，运算得到常规通行时长，控制模块，用于控制本次行人通行灯点亮常规通行时长后关闭；在识别出行人中有老人或孩童时，得到缓行通行时长，控制本次行人通行灯点亮缓行通行时长后关闭。

Description

一种智能交通监控及报警系统

技术领域

本发明涉及智能交通管理技术领域，具体为一种智能交通监控及报警系统。

背景技术

交通监控的监控点主要分布在车流、人流比较集中的道路交叉口、重点路段，通过将道路的实时交通图像上传到道路监控指挥中心，中心值班人员可以据此及时了解各区域路面状况，以便调整各路口车辆流量，确保交通通畅。

目前，对各路口车流量的调整通常是采用调节路口信号灯的方式，当路口车流量较大出现拥堵时，对信号灯进行调节，延长车辆通过的时间，从而避免或缓解路口的拥堵情况。现有技术中，为了减少对待需要通过路口的行人造成影响，在对信号灯进行调节时，通常先定人数阈值，在检测到路口等待的行人数超过人数阈值时，就会控制行人通行灯点亮，以便行人通行。然而，对于不同路口来说，由于路口的通行长度不一样，为了保证行人能够顺利通过路口，各个路口的行人通行灯点亮的时间也就不一样。而且，就算对于同一路口而言，由于每次等待通过的人群不一样，对于老人或孩童而言，由于他们的行走速度慢，因此就需要更长的时间来通过路口。现有技术中，目前信号灯在控制行人通行灯点亮时，通常都是控制指示灯点亮固定的时长，而在设定时长时，若依照老人或孩童的正常行走速度来设定，设定的时长则会较长，在行人中没有老人或孩童的时候，这个时长极大程度上就会减少车辆通行时间，也就容易导致过多车辆滞留到路口，从而出现路口拥堵；而若是依据青年人的行走速度进行设定，老人或孩童在通过路口时，就需要疾走甚至奔跑才能顺利通过，容易导致老人或孩童发生摔倒等安全事故，而一旦出现安全事故，同样会导致路口拥堵。

发明内容

本发明意在提供一种智能交通监控及报警系统，以解决现有技术中，由于信号灯是根据固定的时长控制行人通行灯点亮而容易导致路口出现拥堵情况的问题。

本发明提供基础方案是：一种智能交通监控及报警系统，包括安装在路口的通行子系统，通行子系统包括点亮时行人通行、熄灭时车辆通行的行人通行灯；

控制模块，控制行人通行灯的点亮和关闭；

还包括采集模块，采集路口等待通行的行人图像；

存储模块，预设有当前路口的通行长度、常规速度值和缓行速度值；

识别模块，用于对行人图像进行识别，识别行人中是否有老人或孩童；

运算模块，用于在识别出行人中没有老人或孩童时，根据通行长度和常规速度值运算得到常规通行时长，控制模块控制本次行人通行灯点亮常规通行时长后关闭；在识别出行人中有老人或孩童时，根据通行长度和缓行速度值运算得到缓行通行时长，控制模块控制本次行人通行灯点亮缓行通行时长后关闭。

说明，本方案中，路口的通行长度指的是行人通过路口需要通行的距离。

基础方案的原理及有益效果是：本方案中，通过设置采集模块，采集等待通行的行人图像后，还设置识别模块对行人图像进行识别，识别出等待的行人中是否有老人或孩童，若是识别出等待通行的行人中有老人或孩童的时候，考虑到老人和孩童的行走速度会较慢，此时运算模块根据缓行速度值和通行长度进行计算得到缓行通行时长，控制模块控制行人通行灯点亮缓行通行时长后关闭，由于缓行通行时长是由缓行速度值计算得来的，因此缓行通行时长足够老人或孩童以正常行走状态通过路口，能够避免因为疾走或奔跑而出现摔倒等安全事故；而在识别到等到行人中没有老人或孩童时，此时运算模块则根据常规速度值进行得到常规通行时长，在保证行人能够顺利通过路口的同时也不会过度延长行人通行灯的点亮时长，从而能够避免因为行人通行灯点亮时间长而导致路口拥堵的情况。

与现有技术中行人通行灯的点亮时长固定的方式相比，本方案中，通过采集模块与识别模块的配合识别行人中老人或孩童的情况，再根据行人是否有老人或孩童对行人通行灯的点亮时长进行适应性的调整，从而减少了因为出现安全事故或行人通行灯的点亮时长过长而出现路口拥堵的情况。

优选方案一：作为基础方案的优选，存储模块还预设有人数阈值；识别模块还对行人图像进行识别并得到等待通行的行人数；运算模块对行人数和人数阈值进行运算，在运算出行人数不低于人数阈值时，向控制模块发送启动信号。有益效果：考虑到现有技术中，是设定每隔一定时长后，就会控制行人通行灯点亮，而在一些时间段，如工作日的白天，路上的行人都会有所减少，这种情况就容易出现行人通行灯点亮但是并没有行人需要通过路口的情况，此时行人通行灯的点亮算是无效操作，而且还会减少车辆的通行时间，可能导致路口出现车辆拥堵的情况，因此本方案中，还利用识别模块识别路口的行人数，在行人数大于预设的人数阈值时才控制行人通行灯点亮，即本方案中是在路口有行人等待且等待的行人数达到一定数时才点亮行人通行灯，从而减少了行人通行灯的无效点亮，也能减少因为车辆通行时间减少而出现车辆拥堵的情况。

优选方案二：作为优选方案一的优选，采集模块还用于获取当前路口的通行宽度，存储模块预设有行人宽度，运算模块根据通行宽度和行人宽度计算得到人数阈值。有益效果：考虑到路口等待的行人可以在尽可能短的时间内通过路口，在通行过程中，就需要保证行人能够顺利通行，因此一旦同时通行的人数过多，就需要行人前后排队通过，也就会延长队伍后面的行人通过路口的时间，因此本方案中，利用采集模块获取当前路口的通行宽度后，利用运算模块根据通行宽度和行人宽度进行除法运算后，得到的结果即表示路口能够并排通行的人数，即人数阈值，此时控制行人通行灯点亮，则行人无需排队即可正常通过路口，并且，行人通行灯点亮的时长也是按照单人通行的情况计算得出的，本方案中，根据通行宽度得到的人数阈值，则能过保证当前次的行人能够在行人通行灯点亮的时间内顺利通过路口。

优选方案三：作为基础方案的优选，存储模块预设有交通时刻表，时刻表包括高峰时刻和非高峰时刻，在非高峰时刻识别模块采集路口等待通行的行人图像，控制模块根据计算得到的常规通行时长或缓慢通行时间控制行人通行灯点亮。有益效果：考虑到在交通高峰时刻时，此时路口待通行的行人和车辆都很多，若还是采用人数达标后就控制行人通行灯点亮，由于高峰时刻行人很多，在前一批行人通过路口后，很快就又会达到人数阈值，就又会控制行人通行灯点亮，从而极大程度上减少了车辆通行时间，不利于路口车辆的正常通行，因此本方案中，存储模块还存储有高峰时刻和非高峰时刻，在高峰时刻行人通行灯正常点亮，只有在非高峰时刻的情况下，才采用人数达标后控制行人通行灯点亮的方式，从而保证高峰时刻车辆可以正常通行。

优选方案四：作为基础方案的优选，存储模块预存有危险驾驶行为图像；还包括报警子系统，报警子系统包括图像采集模块，用于获取路口的车辆通行图像；识别模块对车辆通行图像进行分析，并分析出车辆通行图像中是否存在危险驾驶行为图像；锁定模块，用于在识别模块识别出车辆通行图像内存在危险驾驶行为图像时锁定对应的违规车辆；报警模块，用于向锁定的违规车辆发送警示信息。有益效果：对于拥堵路段而言，驾驶员的危险驾驶尤其容易引发交通事故的发生，因此本方案中，还设置有报警子系统，先利用图像采集模块采集拥堵路段的车辆通行图像，然后由识别模块对车辆通行图像内的危险驾驶行为进行识别，在识别到有危险驾驶行为时，锁定模块锁定违规车辆，并设置报警模块向规定车辆发送警示信息，以提醒驾驶员及时消除危险驾驶行为，减小交通事故的发生可能。

优选方案五：作为优选方案四的优选，在锁定违规车辆后，图像采集模块转动对违规车辆进行跟拍获得跟拍图像，识别模块还对跟拍图像进行识别；识别模块识别出跟拍图像存在危险驾驶行为图像时，报警模块向违规车辆发送警示信息。有益效果：考虑到识别模块在识别危险驾驶行为时可能会出现误判，因此本方案中，在锁定违规车辆后，图像采集模块还会对锁定的违规车辆进行跟拍，在跟拍图像中仍然存在危险驾驶行为图像时，则可以判定确实是有危险驾驶行为，此时报警模块再向违规车辆发送警示信息，从而减少了误报警的情况。

优选方案六：作为优选方案五的优选，报警子系统还包括备用图像采集模块，用于获取路口的车辆通行图像，图像采集模块对违规车辆进行跟拍时触发备用图像采集模块启动。有益效果：考虑到在图像采集模块对违规车辆进行跟拍时是会转动的，此时就不能继续采集路口的车辆通行情况，也就无法继续对路口的通行情况进行监督，因此本方案中还设置有备用图像采集模块，在图像采集模块对违规车辆进行抓拍时会触发备用图像采集模块启动，由备用图像采集模块继续对路口的车辆通行情况进行监督，通过备用图像采集模块的设置保证了对车辆通行的正常监督。

优选方案七：作为优选方案四的优选，存储模块预设有车辆阈值，识别模块对车辆通行图像进行识别得出车辆通行数，运算模块根据车辆阈值对车辆通行数进行计算，在计算出车辆通行数大于车辆阈值时，识别模块对车辆通行图像是否存在危险驾驶行为图像进行分析。有益效果：考虑到在车辆少的时候，危险驾驶行为引发交通事故的概率小得多，因此本方案中，还利用识别模块与运算模块的配合，对路口的车辆通行数进行计算，在计算出车辆通行数大于车辆阈值时，判定路口车辆拥堵，驾驶员的危险驾驶行为很容易就会引发交通事故，因此此时识别模块开始对车辆通行图像进行识别分析，以及时对出现危险驾驶行为的驾驶员进行提醒，降低交通事故出现的概率。

附图说明

图1为本发明一种智能交通监控及报警系统实施例一的模块框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

基本如附图1所示：一种智能交通监控及报警系统，包括安装在路口的通行子系统，通行子系统包括信号灯，信号灯包括点亮时行人通行、熄灭时车辆通行的行人通行灯；

控制模块，控制行人通行灯的点亮和关闭；

还包括采集模块，采集路口等待通行的行人图像；还获取当前路口的通行宽度；本实施例中，采集模块包括图像采集单元和信息录入单元，图像采集单元为摄像头，安装在信号灯支架上端，从上往下对路口进行俯拍，信息录入单元采用键盘，安装在信号灯支架下端，由摄像头采集等待通行的行人图像，由键盘录入当前路口的通行宽度。

存储模块，预设有交通时刻表、当前路口的通行长度L、常规速度值V1、缓行速度值V2、人数阈值P0和行人宽度W0；交通时刻表包括高峰时刻和非高峰时刻，还预设有高峰时刻的信号灯控制规则，设定高峰时刻的控制规则为车辆通行灯点亮S1秒后行人通行灯点亮S2秒，然后车辆通行灯再点亮S1秒，如此循环。

识别模块，用于在非高峰时刻对行人图像进行识别并得到等待通行的行人数；具体的，识别模块在识别得到行人数时，可以通过以下四种方法计算人群中的人数：1.基于检测的方法：使用一个移动窗口式检测器来识别图像中的人，并计算出有多少人，这种方法需要训练有素的分类器来提取低层次特征。2.回归方法：对于低级别的特征，可以用基于回归的方法；首先从图像中裁剪补丁，然后针对每个补丁提取低级别的特征进行识别。3.基于密度估计的方法：首先为检测的图片创建一个密度图，然后该算大学习了提取的特征与目标密度映射之间的线性映，这个过程中也可以利用随机森林回归来学习非线性映射。4.基于CNN的方法：本方案中不用看图像的补丁，而是使用可靠的卷积神经网络(CNN)构建一个端到端的回归方法；将整个图像作为输入，并直接生成人群计数。本实施例中，采用基于CNN的方法得到行人数。

识别模块还识别行人中是否有老人或孩童，具体的，在对行人的年龄进行识别时，可以采用以下几种方法进行：1.基于Boosting RBF神经网络的人脸年龄估计方法，先用非负矩阵分解方法提取人脸特征，然后通过RBF神经网络确定一个人脸图像及其相符年龄之间的估计函数；为提高神经网络的泛化能力和故障诊断的准确性，利用Boosting方法构造一个基于神经网络的函数序列，将它们组合成一个加强的估计函数，最后进行年龄估计。2.基于人工免疫识别系统的年龄估计方法，先利用AAM方法自动提取用于年龄估计的人脸特征，之后利用人工免疫识别方法进行人脸图的年龄估计。3.基于BP神经网络的人脸年龄识别方法：首先对图像实行图像预处理，包括图像压缩、图像抽样、输入矢量变准话等预处理，之后进行人脸特征提取后，然后BP神经网络训练，最后用训练好的网络进行识别，获取识别结果。本实施例中在识别老人或孩童时，先采用BP神经网络识别出年龄，存储模块预先存储有第一年龄阈值和第二年龄阈值，当识别出的年龄值小于第一年龄阈值时，判定为孩童，在识别出的年龄值大于第二年龄阈值时，判定为老人。

运算模块，用于对行人数和人数阈值进行运算，在运算出行人数不低于人数阈值时，向控制模块发送启动信号；在识别出行人中没有老人或孩童时，根据通行长度和常规速度值运算得到常规通行时长，控制模块控制本次行人通行灯点亮常规通行时长后关闭；在识别出行人中有老人或孩童时，根据通行长度和缓行速度值运算得到缓行通行时长，控制模块控制本次行人通行灯点亮缓行通行时长后关闭。

上述过程中的人数阈值则是由运算模块根据通行宽度和行人宽度计算得到。

具体实施过程如下：使用前，运算模块计算得出当前路口的人数阈值，设定获取到的通行宽度为W，行人宽度为W0，则人数阈值P0＝W/W0。

在高峰时刻，控制模块根据预设的高峰时刻的型号灯控制规则点亮信号灯。在非高峰时刻，由识别模块跟运算模块配合实现对行人通行灯的控制。

具体的，初始状态下，信号灯的车辆通行灯点亮。由识别模块获取路口等待通行的行人图像，然后基于CNN的方法对行人图像进行处理得到行人数P，运算模块计算行人数P和人数阈值P0的大小，在计算出行人数P大于人数阈值P0时，此时控制模块控制行人通行灯点亮，车辆通行等熄灭。

识别模块在识别行人数时还根据基于BP神经网络识别行人中是否有老人或孩童，在识别出行人中有老人或孩童时，运算模块根据通行长度L和缓行速度值V2计算得出缓行通行时长S₂,S₂＝L/V2，即在行人中有老人或孩童时，控制模块在控制行人通行灯点亮S₂秒后，控制行人通行灯熄灭，车辆通行灯点亮；而在识别出行人中没有老人或孩童时，运算模块根据通行长度L和常规速度值V1计算得出常规通行时长S₁,S₁＝L/V1，即在行人中没有老人或孩童时，控制模块在控制行人通行灯点亮S₁秒后，控制行人通行灯熄灭，车辆通行灯点亮。

实施例二

与实施例一不同之处在于，本实施例中，存储模块预存有危险驾驶行为图像和车辆阈值；

还包括安装在信号灯支架上端的报警子系统，报警子系统包括图像采集模块和备用图像采集模块，图像采集模块和备用图像采集模块均用于获取路口的车辆通行图像，初始状态下，图像采集模块处于工作状态，备用图像采集模块处于待机状态；

备用图像采集模块，用于获取路口的车辆通行图像；

识别模块对车辆通行图像进行识别并出车辆通行数，运算模块根据车辆阈值对车辆通行数进行计算，在计算出车辆通行数大于车辆阈值时，识别模块分析车辆通行图像中是否存在危险驾驶行为图像；

锁定模块，用于在识别模块识别出车辆通行图像内存在危险驾驶行为图像时锁定对应的违规车辆，控制模块控制图像采集模块对违规车辆进行跟拍获得跟拍图像，同时触发备用图像采集模块启动，识别模块还对跟拍图像进行识别；本实施例中，图像采集模块和备用图像采集模块为并排安装在支架上的摄像头，备用图像模块朝向图像采集模块的一侧设置有控制按钮，控制按钮闭合能够触发备用图像采集模块启动，在图像采集模块对违规车辆进行跟拍时，图像采集模块会随着违规车辆的运动而出现转动，在转动的过程后中会触发控制按钮闭合，从而触发备用图像采集模块启动。

报警模块，用于在识别模块识别出跟拍图像存在危险驾驶行为图像时向违规车辆发送警示信息。

为了实现报警模块能够向违规车辆发送警示信息，本实施例中报警子系统还包括有通信模块，用于与车辆的车载终端通信，即在识别到跟拍图像也存在危险驾驶行为图像时，通信模块向违规车辆的车载终端发送警示信息。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种智能交通监控及报警系统，包括安装在路口的通行子系统，所述通行子系统包括点亮时行人通行、熄灭时车辆通行的行人通行灯；

控制模块，控制行人通行灯的点亮和关闭；

其特征在于：还包括采集模块，采集路口等待通行的行人图像；

存储模块，预设有当前路口的通行长度、常规速度值和缓行速度值；

识别模块，用于对行人图像进行识别，识别行人中是否有老人或孩童；

运算模块，用于在识别出行人中没有老人或孩童时，根据所述通行长度和常规速度值运算得到常规通行时长，所述控制模块控制本次行人通行灯点亮所述常规通行时长后关闭；在识别出行人中有老人或孩童时，根据所述通行长度和缓行速度值运算得到缓行通行时长，所述控制模块控制本次行人通行灯点亮所述缓行通行时长后关闭；

所述存储模块还预设有人数阈值；所述识别模块还对所述行人图像进行识别并得到等待通行的行人数；所述运算模块对行人数和人数阈值进行运算，在运算出行人数不低于人数阈值时，向控制模块发送启动信号；

所述采集模块还用于获取当前路口的通行宽度，所述存储模块预设有行人宽度，所述运算模块根据所述通行宽度和所述行人宽度计算得到所述人数阈值；

所述存储模块预存有危险驾驶行为图像；

还包括报警子系统，所述报警子系统包括图像采集模块，用于获取路口的车辆通行图像；

所述识别模块对所述车辆通行图像进行分析，并分析出所述车辆通行图像中是否存在危险驾驶行为图像；

锁定模块，用于在所述识别模块识别出车辆通行图像内存在危险驾驶行为图像时锁定对应的违规车辆；

报警模块，用于向锁定的违规车辆发送警示信息。

2.根据权利要求1所述的智能交通监控及报警系统，其特征在于：所述存储模块预设有交通时刻表，所述时刻表包括高峰时刻和非高峰时刻，在非高峰时刻所述识别模块采集路口等待通行的行人图像，所述控制模块根据计算得到的常规通行时长或缓慢通行时间控制行人通行灯点亮。

3.根据权利要求1所述的智能交通监控及报警系统，其特征在于：在锁定违规车辆后，所述图像采集模块转动并对所述违规车辆进行跟拍获得跟拍图像，所述识别模块还对跟拍图像进行识别；识别模块识别出跟拍图像存在危险驾驶行为图像时，所述报警模块向违规车辆发送所述警示信息。

4.根据权利要求3所述的智能交通监控及报警系统，其特征在于：所述报警子系统还包括备用图像采集模块，用于获取路口的车辆通行图像，所述图像采集模块对所述违规车辆进行跟拍时触发所述备用图像采集模块启动。

5.根据权利要求1所述的智能交通监控及报警系统，其特征在于：所述存储模块预设有车辆阈值，识别模块对车辆通行图像进行识别得出车辆通行数，运算模块根据所述车辆阈值对所述车辆通行数进行计算，在计算出车辆通行数大于车辆阈值时，所述识别模块对车辆通行图像是否存在危险驾驶行为图像进行分析。

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