CN213582567U - 基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统 - Google Patents
基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，该控制系统包括视觉处理系统、摄像机组、交通信号灯设备，摄像机组和交通信号灯设备分别与视觉处理系统连接，摄像机组获取十字路口的车辆实时通行图像并传输给视觉处理系统，视觉处理系统内置有相应的图像处理软件，视觉处理系统接收来自摄像机组的图像数据并计算获取相应车道内等待通行车辆的数量并分析拥堵情况，视觉处理系统根据计算结果向交通信号灯设备发送相应的控制信号，以自动切换控制信号灯和延长/缩短控制信号灯的时长。本实用新型的有益效果是提高十字路口通行率，具有成本低，检测准确，可靠性高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及交通控制技术领域，特别涉及一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统。
背景技术
交通信号灯在一定程度上能有效地自动控制路口交通秩序，但有时出现某条车道排队等候通行的车辆过多，而其他车道空无一车的现象，这导致路口的交通不够顺畅。为了解决道路交通堵塞问题，有的路口在交通高峰时期采用不同定时方式切换信号灯，但是这种方法无法完全有效地提高拥堵车辆疏导效果，甚至有可能加剧交通堵塞；有的路口设有执勤交警指挥交通，根据道路的实时状况疏导车流通行，但是这种方式会消耗大量的人力资源，并且效率不高；有的路口是利用路面下线圈探测器来对车辆排队长度进行检测从而调整交通信号灯的时长，但是这种方法需要切割地面，安装过程复杂，维护成本较高。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术中存在的不足，提供了一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，该系统采用Halcon机器视觉算法分析道路的拥堵情况，通过交通信号灯设备控制信号灯的时长和切换，以解决现有的交通红绿灯时长不能根据车流量实时状况控制信号灯的问题，以达到有效提高道路快速疏导的目的。
为了达到上述目的，本实用新型提出了一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，所述控制系统包括视觉处理系统、摄像机组、交通信号灯设备，所述摄像机组和交通信号灯设备分别与视觉处理系统连接；
所述摄像机组获取十字路口的车辆实时通行图像并传输给视觉处理系统；
所述视觉处理系统内置有相应的图像处理软件，视觉处理系统接收来自摄像机组的图像数据并计算获取相应车道内等待通行车辆的数量并分析拥堵情况；
视觉处理系统根据计算结果向交通信号灯设备发送相应的控制信号，以自动切换控制信号灯和延长/缩短控制信号灯的时长；
所述交通信号灯设备接收来自视觉处理系统的控制线号，以切换控制信号灯。
进一步的，所述摄像机组包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机和第四摄像机，并分别对应设置于十字路口的第一车道、第二车道、第三车道和第四车道的停止线前方，每条车道上的摄像机拍摄方向对准该道路远离十字路口的延伸方向，用于获取对应车道内等待通行车辆的图像。
进一步的，所述第一摄像机和第二摄像机相对设置，第三摄像机和第四摄像机相对设置。
进一步的，所述视觉处理系统主要包括车道图像采集与处理模块，用于获取摄像机组所拍摄的十字路口红灯车道监控视频中的一帧图像；
车辆识别与计数模块，采用轮廓识别和匹配算法获得该红灯车道上排队等待通行车辆的数量；以及
控制信号输出模块，根据等待通行车辆的数量计算拥堵情况，并根据计算结果输出相应的控制信号灯切换信号、延长/缩短控制信号灯的时长。
进一步的，所述交通信号灯设备包括第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯和第四信号灯，并分别对应设置于十字路口的第一车道、第二车道、第三车道和第四车道通行方向的前方，任意一个车道上的信号灯切换为绿灯时，与该车道相交的两个车道上的信号灯同步切换为红灯。
与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：通过在十字路口四个方向车道上分别架设摄像机，对车道上车辆信息的实时采集，并分析路口各个方向的畅通和拥堵情况，当车辆数量超过设定阈值时，实现对信号灯时长间隔的自动调整和切换，使得当某一车道发生拥堵时，可以及时增加绿灯时长，便于增大车辆在单位红绿灯周期内通过的车流量，提高路口通行率，从而有效缓解交通拥堵状况，减少造成大范围交通瘫痪出现的可能性，具有成本低，检测准确，可靠性高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实例中的技术方案，下面将对实例描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本实用新型的系统结构框图；
图2为本实用新型的系统结构分布示意图之一；
图3为本实用新型的系统结构分布示意图之二；
图4为本实用新型的视觉处理系统的工作流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图3，一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，控制系统包括视觉处理系统1、摄像机组2、交通信号灯设备3。摄像机组2和交通信号灯3采用现有的道路监控系统的已有设备，在监控系统的安装架上增设视觉处理系统1即可，通过接线端子将摄像机组2和交通信号灯设备3分别与视觉处理系统1连接，使得监控系统与信号指挥系统两个相对独立的系统融合成为一个完整系统，实现智能指挥。
如图2和图3所示，所述的摄像机组2包括第一摄像机21、第二摄像机22、第三摄像机23和第四摄像机24，并分别对应设置于十字路口4的第一车道41、第二车道42、第三车道43和第四车道44的停止线40的前方，且第一摄像机21和第二摄像机22相对设置，第三摄像机23和第四摄像机24相对设置。每条车道上的摄像机拍摄方向对准该道路远离十字路口的延伸方向，用于实时监控各个对应道路上的交通情况，并获取对应车道内等待通行车辆的图像。
摄像机组2获取十字路口4的车辆实时通行图像并传输给视觉处理系统1。视觉处理系统1内置有相应的图像处理软件，视觉处理系统1接收来自摄像机组2的图像数据并计算获取相应车道内等待通行车辆的数量并分析拥堵情况，视觉处理系统1根据计算结果向交通信号灯设备3发送相应的控制信号，以自动切换控制信号灯和延长/缩短控制信号灯的时长。
具体的，视觉处理系统1主要包括车道图像采集与处理模块11，该模块采用现有的图像处理模块，并在其内预置有基于Halcon机器视觉算法的图像处理软件，用于获取摄像机组2所拍摄的十字路口4红灯车道监控视频中的一帧图像；车辆识别与计数模块12，对图像采集与处理模块11所采集的单帧图像采用轮廓识别和匹配算法获得该红灯车道上排队等待通行车辆的数量；以及控制信号输出模块13，根据车辆识别与计数模块12获得的等待通行车辆的数量计算拥堵情况，并根据计算结果输出相应的控制信号灯切换信号、延长/缩短控制信号灯的时长。
如图4所示，视觉处理系统1的工作流程主要包括以下步骤：
(1)图像采集与处理模块11获取十字路口红灯任意每个车道(如红灯倒计时10s时)监控视频中的一帧图像；
(2)车辆识别与计数模块12采用轮廓识别和匹配算子分析红灯车道上排队等待通行车辆的数量；
(3)控制信号输出模块13对红灯车道内车辆的存留数量进行比较，计算出拥堵情况，判断该红灯车道上的车辆通过路口时所需时间，进而向交通信号灯设备3发送信号灯切换信号，并延长/缩短切换后控制信号灯的时长。
具体的，若该红灯车道上的车辆通过路口时所需时间超过一个单位的绿灯时长(交通信号灯设备预设的时长)，则该道路上的红灯切换为绿灯后，延长该红灯车道上的下一个绿灯时长(如15s)，同时等量地调整与该车道相交的两个车道上的切换后的红灯时长；调整后的时长进入倒计时10s时，若该红灯车道上的车辆通过路口时所需时间短于一个单位的绿灯时长(交通信号灯设备预设的时长)，则该道路上的红灯切换为绿灯后，缩短该红灯车道上的下一个绿灯时长(如5s)，同时等量地调整与该车道相交的两个车道上的切换后的红灯时长。
交通信号灯设备3接收来自视觉处理系统1的控制线号，以切换控制信号灯。交通信号灯设备3包括第一信号灯31、第二信号灯32、第三信号灯33和第四信号灯34，并分别对应设置于十字路口4的第一车道41、第二车道42、第三车道43和第四车道44通行方向的前方，且任意一个车道上的信号灯切换为绿灯时，与该车道相交的两个车道上的信号灯同步切换为红灯，以实现同步切换。
下面以第一信号灯31、第二信号灯32为红灯，第三信号灯33和第四信号灯34为绿灯作为初始状态，信号灯设备3预设的红绿灯切换单元时长为30s、闪烁缓冲时间为5s为例，并以第一信号灯31和第三信号灯33的一种变换情形来举例说明该系统的使用过程：
(1)第一摄像机21实时拍摄第一车道41的交通情况，在第一信号灯31的红灯倒计时为10s时，视觉处理系统1获取第一摄像机21的单帧图像，经分析比较后，得出第一车道41上的车辆通过路口时所需时间超过一个单位的绿灯时长(30s)，则再经10s后，所有信号灯闪烁5s后切换颜色，即第一信号灯31和第二信号灯32切换为绿色，第三信号灯33和第四信号灯34同时切换为红色，此时第一信号灯31和第二信号灯32的绿灯时长延长至为40s；
(2)第三摄像机23实时拍摄第三车道43的交通情况，在第三信号灯33的红灯倒计时为10s时(第一车道41和第二车道42上的车辆已通行30s)，视觉处理系统1获取第三摄像机23的单帧图像，经分析比较后，得出第三车道43上的车辆通过路口时所需时间少于一个单位的绿灯时长(10s)，则再经10s后，所有信号灯闪烁5s后切换颜色，即第一信号灯31和第二信号灯32切换为红色，第三信号灯33和第四信号灯34同时切换为绿色，此时第三信号灯33和第四信号灯34的绿灯时长缩短为25s。
(3)重复循环上述(1)和(2)的过程，实现十字路口4上四个信号灯的智能化控制。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，其特征在于：所述控制系统包括视觉处理系统、摄像机组、交通信号灯设备，所述摄像机组和交通信号灯设备分别与视觉处理系统连接；
所述摄像机组获取十字路口的车辆实时通行图像并传输给视觉处理系统；
所述视觉处理系统内置有相应的图像处理软件，视觉处理系统接收来自摄像机组的图像数据并计算获取相应车道内等待通行车辆的数量并分析拥堵情况；
视觉处理系统根据计算结果向交通信号灯设备发送相应的控制信号，以自动切换控制信号灯和延长/缩短控制信号灯的时长；
所述交通信号灯设备接收来自视觉处理系统的控制线号，以切换控制信号灯。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，其特征在于：所述摄像机组包括第一摄像机、第二摄像机、第三摄像机和第四摄像机，并分别对应设置于十字路口的第一车道、第二车道、第三车道和第四车道的停止线前方，每条车道上的摄像机拍摄方向对准该道路远离十字路口的延伸方向，用于获取对应车道内等待通行车辆的图像。
3.根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，其特征在于：所述第一摄像机和第二摄像机相对设置，第三摄像机和第四摄像机相对设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，其特征在于：所述视觉处理系统主要包括车道图像采集与处理模块，用于获取摄像机组所拍摄的十字路口红灯车道监控视频中的一帧图像；
车辆识别与计数模块，采用轮廓识别和匹配算法获得该红灯车道上排队等待通行车辆的数量；以及
控制信号输出模块，根据等待通行车辆的数量计算拥堵情况，并根据计算结果输出相应的控制信号灯切换信号、延长/缩短控制信号灯的时长。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的十字路口交通信号灯时长自动控制系统，其特征在于：所述交通信号灯设备包括第一信号灯、第二信号灯、第三信号灯和第四信号灯，并分别对应设置于十字路口的第一车道、第二车道、第三车道和第四车道通行方向的前方，任意一个车道上的信号灯切换为绿灯时，与该车道相交的两个车道上的信号灯同步切换为红灯。
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Inventor after: Gao Chenhui Inventor after: Liu Yi Inventor after: Cao Jun Inventor after: Ma Erguang Inventor after: Zhu Weihua Inventor before: Gao Chenhui Inventor before: Liu Yi Inventor before: Cao Jun Inventor before: Ma Erguang Inventor before: Zhu Weihua |