CN114283617A - 一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，包括监控单元、碰撞判断单元、预警单元、以及栅格绘制和预警规则配置系统，监控单元包括摄像机和毫米波雷达用于监控行人和车辆的实时信息；碰撞判断单元包括集成了目标检测和行人跟踪算法的边缘计算盒和工控主机可根据所述监控单元获取的信息计算出是否会发生碰撞；预警单元包括发光地砖、LED显示屏和定向音响用于对可能发生碰撞的车辆和行人发出预警信息；栅格绘制和预警规则配置系统可对摄像头识别区域进行栅格绘制以及对预警规则进行配置和修改。本发明可以对行人不遵守交通规则或视线受阻等情况导致可能发生碰撞时提前对行人和车辆发出预警降低交通事故发生的概率和强度。
Description
技术领域
本发明涉及交通安全和图像识别领域，具体是基于目标检测算法和相关滤波的全卷积网络目标跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统。
背景技术
相对机动车及其驾驶员，那些易受伤害的道路使用者(包括行人、骑车人及其他小型交通工具乘用者)受到的保护依然有限。根据世界卫生组织的道路安全全球现状报告统计，2015年全球约有125万人死于道路交通事故，其中近一半的交通事故死亡者为易受伤害的道路使用者。据中国公安部统计，2012年全国发生涉及人员伤亡的道路交通事故超过20万起，造成近6万人死亡，其中易受伤害的道路使用者死亡人数占总死亡人数的比例高达71.8％，行人及骑车人分别占总死亡人数的25.4％和14.8％。因此，行人及骑车人的保护越来越引起各国政府、研究机构及汽车公司的关注。
目前市场上现有的产品都是通过雷达和摄像头对路口进行检测，当有行人或者车辆将要通过路口时通过语音或者LED屏进行警示，并不能针对性的进行提示或者预警，而是只要有行人或非机动车通过，不论有没有危险都进行提示，久而久之当人们习惯之后警示作用便会越来越小，达不到真正的危险预警效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有系统的不足而提供一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，本发明的系统和装置可准确地识别出行人和车辆的实时位置并基于跟踪算法预测出行人和车辆的行驶轨迹，然后根据轨迹计算出可能发生碰撞的行人和车辆对其发出预警信息，系统准确率高，时效性强，可满足全天候实时监测的需求。
本发明为解决上述问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，包括监控单元、碰撞判断单元、预警单元、以及栅格绘制和预警规则配置系统，监控单元包括摄像机和毫米波雷达用于监控行人和车辆的实时信息；碰撞判断单元包括集成了目标检测和行人跟踪算法的边缘计算盒和工控主机可根据所述监控单元获取的信息计算出是否会发生碰撞；预警单元包括发光地砖、LED显示屏和定向音响用于对可能发生碰撞的车辆和行人发出预警信息；栅格绘制和预警规则配置系统可对摄像头识别区域进行栅格绘制以及对预警规则进行配置和修改。
优选地所述监控单元包括：摄像机和毫米波雷达，需要架设在红绿灯灯杆上负责监控该红绿灯所对应的道路用于监控行人和车辆的实时信息，并将数据发送到边缘计算盒。
优选地所述碰撞判断单元包括：边缘计算盒，集成了VOLOv3目标检测算法用于对所述监控单元拍摄的实时视频进行检测，识别出所述监控单元所监控的视频中机动车和行人的实时位置信息。
优选地所述边缘计算盒，还集成了基于相关滤波的全卷积网络目标跟踪算法可以对视频中的行人和车辆进行跟踪预测，获取行人和车辆在空间和时间的变化进而预测出其下一时间的位置信息。
优选地所述碰撞单元还包括：工控主机，可根据边缘计算盒提供的行人和车辆的当前位置信息和下一时刻的位置信息计算出行人和车辆的速度和行驶轨迹，当行人和车辆或者车辆和车辆之间行驶轨迹发生冲突时，工控主机就会对所述预警单元发出指令从而向行人和车辆发出碰撞预警信息。
优选地所述预警单元包括：发光地砖，铺设在车道和斑马线之间，每个车道的地砖相对独立，用于接收所述工控主机发出的指令可进行各种颜色的闪烁，可以针对该车道的车辆发出警示。
优选地所述预警单元还包括：LED显示屏，架设在红绿灯灯杆上，用于接收所述工控主机发出的指令，对车辆发出文字预警。
优选地所述预警单元还包括：定向音响，架设在斑马线两端的行人红绿灯上，用于接收所述工控主机发出的指令，对行人进行预警。
优选地所述栅格绘制系统，集成在工控主机上，可在工控主机上通过图形化界面对摄像头识别的整个范围，按区域进行栅格绘制，划分出左转、直行、右转、人行道等区域，为后续的跟踪算法和预警规则配置做准备。
优选地所述预警规则配置系统，集成在工控主机上，可对所述预警单元的各个设备进行控制，包括编辑LED显示屏的预警信息、控制发光地砖的闪烁频率和颜色、修改定向音响所播放的警示语音等。
附图说明
图1是本发明的一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统的流程图。
图2是交通路口行人和汽车所处状态示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明的一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，包含以下步骤：
步骤1：监控单元即架设在红绿灯灯杆上的摄像头对道路上的行人和非机动车进行监控，并将视频信息实时的传输给边缘计算盒。
步骤2：边缘计算盒根据摄像头的监控视频进行目标检测，检测出视频中的行人和车辆。
步骤3：在步骤2的基础上边缘计算盒根据集成的基于相关滤波的全卷积网络目标跟踪算法对视频中的行人和车辆进行跟踪预测，获取行人和车辆在空间和时间上的变化进而预测出其下一时刻的位置信息。
步骤4：工控主机根据边缘计算盒提供的行人和车辆的当前位置信息和下一时刻的位置信息计算出行人和车辆的行驶轨迹，当行人和车辆或者车辆和车辆之间行驶轨迹发生冲突时，工控主机就会对所述预警单元发出指令向行人和车辆发出碰撞预警。
步骤5：预警单元根据工控主机发出的指令对即将发生碰撞的行人和车辆针对性的发出预警信息。
为了更针对性的发出预警信息避免过多的预警导致行人和车辆降低对预警信息的敏感度，本发明的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统还提供了栅格绘制系统和预警规则配置系统。
所属栅格绘制系统，集成在工控主机上，可在工控主机上通过图形化界面对摄像头识别的整个范围，按区域进行栅格绘制，可根据道路实际情况划分出左转、直行、右转、人行道等区域，可以更精确的进行监控。
所属预警规则配置系统，集成在工控主机上，可对所述预警单元的各个设备进行配置，包括编辑LED显示屏的预警信息、控制发光地砖的闪烁频率和颜色、修改定向音响所播放的警示语音等。
如图2所示，汽车1、汽车2、汽车3都处在下方右侧道路上，且汽车1距离行人4较远，图中a、b、c、d为架设在路口上方的灯杆，针对该条道路的监控摄像机架设在图中上方路口a灯杆的5号位置。
所述摄像机5把监控画面传输给边缘计算盒，通过边缘计算盒集成的算法识别出汽车和行人以及其下一时刻的运动轨迹。
进一步，所述工控主机根据边缘计算盒提供的行人和汽车的位置及轨迹信息分别计算出行人4是否会和汽车1、汽车2、汽车3发生碰撞。
进一步的，如果工控主机根据行人和汽车的轨迹信息计算出行人4和汽车2及汽车3会发生碰撞，工控主机就会对铺设在汽车2及汽车3所在车道的地砖以及架设在灯杆a上的LED显示屏发出预警指令对汽车2和汽车3针对行的发出碰撞预警。同时工控主机会对架设在人行横道两侧的定向音响发出指令针对行人4发出碰撞预警。
其中由于工控主机根据行人和汽车的轨迹信息计算出汽车1和行人4不会发生碰撞，呢么工控主机就不会针对汽车1发出预警信息，使得本发明的碰撞预警更有针对性。
进一步的摄像机会实时的监控行人和车辆的运动轨迹，如果行人和车辆的速度或者方向发生变化，工控主机根据边缘计算盒提供的行人和车辆的实时轨迹信息计算出最新的碰撞信息，根据新的计算结果对预警单元分别发出指令针对性的调整碰撞预警信息。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统包括：
监控单元，包括摄像机和毫米波雷达用于监控行人和车辆的实时信息；
碰撞判断单元，包括集成了目标检测和行人跟踪算法的边缘计算盒和工控主机可根据所述监控单元获取的行人和车辆信息计算出是否会发生碰撞；
预警单元，包括发光地砖、LED显示屏和定向音响用于对可能发生碰撞的车辆和行人发出预警信息。
栅格绘制系统，可对摄像头识别的整个范围，按区域进行栅格绘制。
预警规则配置系统，可对所属预警单元的各个设备进行控制，编辑和修改具体的警示信息。
2.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述监控单元架设在红绿灯灯杆上负责监控该红绿灯所对应的道路。
3.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述边缘计算盒集成了VOLOv3目标检测算法用于对所述监控单元拍摄的实时视频进行检测，识别出视频中的机动车和行人并确定其位置信息。
4.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述边缘计算盒集成了基于相关滤波的全卷积网络目标跟踪算法可以对视频中的行人和车辆进行跟踪预测，获取行人和车辆在空间和时间的变化预测其下一时间的位置信息。
5.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述工控主机可根据边缘计算盒提供的行人和车辆的当前位置信息和下一时刻的位置信息预测出行人和车辆的速度和行驶轨迹，当行人和车辆或者车辆和车辆之间行驶轨迹发生冲突时，工控主机就会对所述预警单元发出指令从而向行人和车辆发出碰撞预警信息。
6.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于，所述预警单元包括：
发光地砖，铺设在车道和斑马线之间，每个车道的地砖相对独立，用于接收所述工控主机发出的指令可进行各种颜色的闪烁，可以针对该车道的车辆发出警示。
LED显示屏，架设在红绿灯灯杆上，用于接收所述工控主机发出的指令，对车辆发出文字预警。
定向音响，架设在斑马线两端的行人红绿灯上，用于接收所述工控主机发出的指令，对行人进行预警。
7.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述栅格绘制系统可对摄像头识别的整个范围，按区域进行栅格绘制，划分出左转、直行、右转、人行道等区域，为后续的跟踪算法和预警规则配置做准备。
8.根据权利要求1所述的基于行人跟踪算法的交叉路口防碰撞警示系统，其特征在于所述预警规则配置系统，可对权利要求6所述的预警单元的各个设备进行控制，编辑LED显示屏的预警信息、控制发光地砖的闪烁频率和颜色、修改定向音响所播放的警示语音等。
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