CN205665896U - 一种交叉路口信号灯状态识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交叉路口信号灯状态识别装置，包括信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器；所述信号灯状态传感器设置在交叉路口的信号灯上，用于获取信号灯图像；所述信号灯状态识别控制器与所述信号灯状态传感器连接，用于接收所述信号灯图像并对信号灯状态进行识别；所述信号灯状态识别控制器包括初始状态识别模块、监控编码模块、信号灯状态规则获取模块、网络通信模块。本装置采用信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器组合实现了交叉路口信号灯状态的监视和识别，设备成本可降到千元以内，成本低，可行性高，安装方便，可以广泛应用于车联网及智能交通等。

Description

一种交叉路口信号灯状态识别装置

技术领域：

本实用新型属于智能交通技术领域，具体是涉及一种交叉路口信号灯状态识别装置。

背景技术：

多年以来，道路交通信号系统和不断完善的交通法规为规范城市交通行为，维护城市交通秩序起到了不可替代的积极作用，丰富的信号系统产品为城市交通作出了有益的贡献。城市道路交通条件的不断改善，各种硬件和智能软件产品广泛的应用使得道路交通比以往任何时候都更加的顺畅，智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。道路路口信号灯状态联网的实现作为车联网的基础建设也正是当前发展的方向。

现有的道路交叉路口信号灯状态识别主要是采用智能交通信号机，智能交通信号机机体由控制箱、配电单元和机柜组成，主要用于城市道路交通信号灯、信息展示屏、停车位诱导屏、车辆检测与测速器的控制与管理，可与控制中心平台相连接，实行区域管控及交通优化。而单单一个城市的信号路口就有成百上千，单个智能交通信号机的售价就超过几十万以上，成本高昂的设备费用是当前城市信号灯状态联网实现的壁垒，可行性低。

实用新型内容：

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中用于道路交叉路口信号灯状态识别的智能交通信号机设备成本昂贵、可行性低，从而提出一种交叉路口信号灯状态识别装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种交叉路口信号灯状态识别装置，包括：信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器；

所述信号灯状态传感器设置在交叉路口的信号灯上，用于获取信号灯图像；所述信号灯状态传感器采用高清网络摄像头；

所述信号灯状态识别控制器与所述信号灯状态传感器连接，用于接收所述信号灯图像并对信号灯状态进行识别；

所述信号灯状态识别控制器包括初始状态识别模块、监控编码模块、信号灯状态规则获取模块和网络通信模块；

所述初始状态识别模块用于接收所述信号灯图像并对所述信号灯图像进行初步识别，获取第一信号灯状态信息；

所述监控编码模块用于对接收的每一帧所述信号灯图像进行状态识别，获取第二信号灯状态信息并编码；

所述信号灯状态规则获取模块用于根据所述第一信号灯状态信息和所述第二信号灯状态信息获取信号灯状态规则；

所述网络通信模块用于将所述信号灯状态规则和当前信号灯状态传输到网络上；

所述信号灯状态规则获取模块具体包括：

相位与通道关系表获取子模块，用于根据信号灯、信号灯状态传感器、交叉 路口的各方向通道的关联关系获取相位与通道关系表；

阶段相位表获取子模块，用于根据所述第一信号灯状态信息、所述第二信号灯状态信息获取阶段相位表；

配时方案表获取子模块，用于将所述阶段相位表和时间参数进行匹配获取配时方案表；

时段分析表获取子模块，用于对一天中各时段的所述配时方案表进行分析获取时段分析表；

时基调度表获取子模块，用于对一周的所述配时方案表进行分析获取时基调度表；

所述第一信号灯状态信息包括信号灯的位置、信号灯的颜色、信号灯的类型和信号灯上各灯组对应的通道；

所述第二信号灯状态信息包括信号灯的位置和当前信号灯状态；

还包括：网络设备，所述网络设备与所述信号灯状态识别控制器连接，所述网络设备为交换机或集线器。

本实用新型的有益效果在于：本装置采用信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器组合实现了交叉路口信号灯状态的监视和识别，设备成本可降到千元以内，安装方便；采用高清网络摄像头和信号灯状态识别控制器组合方案，容易对现有路口进行升级改装，不需要对交叉路口设备进行太大的改动，同时还可以利用原有的网络基础和摄像头设备等，进一步节省项目的实施成本；其通过采用高清网络摄像头作为信号灯状态传感器，高清网络摄像头设备市场上产品丰富，成熟容易集成，且除了用作本装置应用，还可以用于道路路口监视，车流量统计，车辆识别等应用，扩展性高；本装置可以广泛应用于车联网，智能交通等多种情况的应用，如提供路口信号灯状态给经过车辆，可以让车辆还 未到达路口或通过视觉无法获得信号状态的时候，就能够对驾驶员进行前方路口信号状态提醒，通过结合地图数据，还能对车辆驾驶进行车速引导等应用，提高车辆的通过率和节油性之外，还能减少闯红灯等交通违章情况。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型一个实施例的交叉路口信号灯识别装置架构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的交叉路口信号灯识别装置框图；

图3为本实用新型一个实施例的信号灯状态识别控制器硬件架构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的交叉路口信号灯识别装置控制操作流程图。

图中符号说明：

1-信号灯状态传感器，2-信号灯状态识别控制器，3-信号灯。

具体实施方式：

如图1、图2所示，本实用新型的交叉路口信号灯状态识别装置，包括信号灯状态传感器1和信号灯状态识别控制器2。

所述信号灯状态传感器1设置在交叉路口的信号灯3上，用于获取信号灯图像。所述信号灯状态传感器1采用高清网络摄像头，所述信号灯传感器1还可以替换使用针对每个信号灯使用光线亮度传感器，电流传感器组合网络模块来实现。本实施例中，选取所述信号灯状态传感器1为高清网络摄像头。交叉路口每个方向的信号灯使用一台高清网络摄像头进行监控，对于相向的信号规则一致的方向可以只采用一台实施监控，因此对于通常的三叉路口或四叉路口至少需要两台以上的摄像头作为信号灯传感器1。本实施例中，选取交叉路口每个方向的信号灯使用一台高清网络摄像头进行监控，即在图1中的四叉路口采用 四个高清网络摄像头进行监控。同时安装完后，还需要配置各路信号灯和交叉路口的各方向通道的关联关系，以便系统运行时用于将各通道信号状态进行绑定。

所述信号灯状态识别控制器2与所述信号灯状态传感器1连接，用于接收所述信号灯图像并对信号灯3状态进行识别。

所述信号灯状态识别控制器包括初始状态识别模块、监控编码模块、信号灯状态规则获取模块和网络通信模块。

所述初始状态识别模块用于接收所述信号灯图像并对所述信号灯图像进行初步识别，获取第一信号灯状态信息。所述第一信号灯状态信息包括信号灯的位置、信号灯的颜色、信号灯的类型和信号灯上各灯组对应的通道。

所述监控编码模块用于对接收的每一帧所述信号灯图像进行状态识别，获取第二信号灯状态信息并编码。所述第二信号灯状态信息包括信号灯的位置和当前信号灯状态。

所述信号灯状态规则获取模块用于根据所述第一信号灯状态信息和所述第二信号灯状态信息获取信号灯状态规则。

所述信号灯状态规则获取模块具体包括：

相位与通道关系表获取子模块，用于根据信号灯、信号灯状态传感器、交叉路口的各方向通道的关联关系获取相位与通道关系表。

阶段相位表获取子模块，用于根据所述第一信号灯状态信息、所述第二信号灯状态信息获取阶段相位表。

配时方案表获取子模块，用于将所述阶段相位表和时间参数进行匹配获取配时方案表。

时段分析表获取子模块，用于对一天中各时段的所述配时方案表进行分析获 取时段分析表。

时基调度表获取子模块，用于对一周的所述配时方案表进行分析获取时基调度表。

所述网络通信模块用于将所述信号灯状态规则和当前信号灯状态传输到网络上。

所述交叉路口信号灯状态识别装置还包括：网络设备，所述网络设备与所述信号灯状态识别控制器连接，所述网络设备为交换机或集线器。

信号灯状态识别控制器的硬件架构图如图3所示，控制器硬件主要由以下模块组成：高性能图形图像处理单元MCU，电源管理模块，IO控制模块，网络通信模块，其它通信模块如UART，USB等。

本装置的具体控制操作流程如图4所示，具体包括如下步骤：

S1：系统安装，配置安装信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器。对驶出路口每个方向的信号灯使用一台高清网络摄像头进行监控，对于相向的信号规则一致的方向可以只采用一台实施监控，因此对于通常的三叉路口或四叉路口至少需要两台以上的摄像头作为信号灯状态传感器。同时安装完后，还需要配置各路信号灯和交叉路口的各方向通道的关联关系，以便系统运行时用于将各通道信号状态进行绑定。

S2：系统启动，信号灯状态识别控制器进行初始状态识别，采集各信号特征。通过高清网络摄像头作为信号灯状态传感器来识别各通道信号灯，需要运行启动时对信号灯的位置和颜色等特征量进行初步识别和分类。以便后期提供识别速度和准确率。如某方向上的信号灯有三个灯组，各灯组对应的是左行，直行，还是右行通道等。其中初始过程的分析识别主要针对通过网络摄像头传感器，采集获取的各灯组信号状态的图像中位置和类型进行识别。其中主要采用了对 图像进行灰度化，二值化，区域分割，形状识别，重叠部分颜色平均化，颜色识别，颜色阈值判断，决策等图像处理技术来实现。

S3：信号采集，实时监控信号灯状态，获取信号灯状态编码。通过图像分析处理，识别出各信号灯组及各灯的状态，灯亮的表示1，灯不亮的表示0。按一定标准组合进行编码。实施监控过程的分析识别除了采用初始过程方法定时进行各信号灯定位再确认之外，对每一帧信号灯视频获取的图像都进行信号灯的状态识别，主要采用重叠部分颜色平均化，颜色识别，颜色阈值判断决策等图像处理技术来实现。

S4：信号分析，分析信号灯配时方案阶段相位关系，获取信号灯状态规则。信号状态分析过程主要包括对信号路口的相位与通道关系分析，各阶段相位分析，配时方案分析，时段分析和时基调度分析。对各分析的结果以表的形式进行存储。信号灯状态规则主要通过相位与通道关系表，阶段相位表，配时方案表，时段表和时基调度表几大数据结构表来进行存储。分析的方法也是建立获得各规则表的属性数据的基础上对路口信号状态进行分析。具体如以下过程：相位和通道关系分析主要通过由配置文件中配置的方向和传感器的地址关联关系进行分析取得；各阶段相位分析主要通过信号灯传感器采集图像处理后获得各方向信号灯红到绿的起始时间，绿到闪绿的起始时间，闪绿到黄灯的起始时间，黄灯到红灯的起始时间，再通过以上时间的加减得到通道的绿灯，黄灯，红灯的时长；进而将各阶段相位关联到配时方案中；最后对一天中各时段的方案进行分析得到时段分析表；对一周的状态分析可以得到时基调度表。

S5：状态发送，生成配时方案编码和信号灯状态传输到网络。将存储好的信号灯规则以及信号灯当前状态进行用于传输的算法编码后，通过WIFI或GPRS或有线网络传输到网络云上。从而实现整个信号路口状态的监控。

本实施例所述的交叉路口信号灯状态识别装置，包括信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器；所述信号灯状态传感器设置在交叉路口的信号灯上，用于获取信号灯图像；所述信号灯状态识别控制器与所述信号灯状态传感器连接，用于接收所述信号灯图像并对信号灯状态进行识别；所述信号灯状态识别控制器包括初始状态识别模块、监控编码模块、信号灯状态规则获取模块、网络通信模块。本装置采用信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器组合实现了交叉路口信号灯状态的监视和识别，设备成本可降到千元以内，成本低，可行性高，安装方便，可以广泛应用于车联网及智能交通等。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种交叉路口信号灯状态识别装置，其特征在于，包括：信号灯状态传感器和信号灯状态识别控制器；

所述信号灯状态传感器设置在交叉路口的信号灯上，用于获取信号灯图像，所述信号灯状态传感器采用高清网络摄像头；

所述信号灯状态识别控制器与所述信号灯状态传感器连接，用于接收所述信号灯图像并对信号灯状态进行识别；

所述信号灯状态识别控制器包括初始状态识别模块、监控编码模块、信号灯状态规则获取模块和网络通信模块；

所述初始状态识别模块用于接收所述信号灯图像并对所述信号灯图像进行初步识别，获取第一信号灯状态信息；

所述监控编码模块用于对接收的每一帧所述信号灯图像进行状态识别，获取第二信号灯状态信息并编码；

所述信号灯状态规则获取模块用于根据所述第一信号灯状态信息和所述第二信号灯状态信息获取信号灯状态规则；

所述网络通信模块用于将所述信号灯状态规则和当前信号灯状态传输到网络上；

所述信号灯状态规则获取模块具体包括：

相位与通道关系表获取子模块，用于根据信号灯、信号灯状态传感器、交叉路口的各方向通道的关联关系获取相位与通道关系表；

阶段相位表获取子模块，用于根据所述第一信号灯状态信息、所述第二信号灯状态信息获取阶段相位表；

配时方案表获取子模块，用于将所述阶段相位表和时间参数进行匹配获取配时方案表；

时段分析表获取子模块，用于对一天中各时段的所述配时方案表进行分析获取时段分析表；

时基调度表获取子模块，用于对一周的所述配时方案表进行分析获取时基调度表。

2.根据权利要求1所述的交叉路口信号灯状态识别装置，其特征在于：

所述第一信号灯状态信息包括信号灯的位置、信号灯的颜色、信号灯的类型和信号灯上各灯组对应的通道。

3.根据权利要求1所述的交叉路口信号灯状态识别装置，其特征在于：

所述第二信号灯状态信息包括信号灯的位置和当前信号灯状态。

4.根据权利要求1所述的交叉路口信号灯状态识别装置，其特征在于，还：

网络设备，所述网络设备与所述信号灯状态识别控制器连接，所述网络设备为交换机或集线器。