基于視頻分析的信號機動態控制系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于路面視頻采集、視頻圖像特征分析處理、信號通訊控制處理的信號機動態調控方案，使得信號機的相位轉換能夠根據攝像機拍攝的路面實際車輛運行情況進行實時變換，從而有效提高路面資源的利用率。

【技術實現步驟摘要】

本專利涉及一種能夠根據路面交通實際流量進行實時控制的信號機系統。該系統通過視頻采集、視頻處理、信號通訊三部分來實現對路面交通的實時監測和控制，從而提高路面資源的利用率，減少路面擁塞，可以廣泛適用于智能交通領域。
本專利涉及一種 能夠根據路面交通實際流量進行實時控制的信號機系統。該系統通過視頻采集、視頻處理、信號通訊三部分來實現對路面交通的實時監測和控制，從而提高路面資源的利用率，減少路面擁塞，可以廣泛適用于智能交通領域。
技術介紹
目前很多路口普遍使用的信號機控制方式多為靜態控制，即信號機按事先設定的配時方案運行，信號機根據當前時間讀取相應的控制方案，從而實現對路口信號燈的控制。這種靜態控制方式只能通過歷史經驗設置信號燈的控制方案，無法根據路面的現場車流量進行隨機變化，不能有效的避免車輛行駛緩慢、堵車等現象。也有少量動態控制的信號機是通過挖開路面，埋設傳感器的方式進行路面車輛感應，這種方式施工麻煩，且感應誤差大，并沒有得到廣泛的應用。本專利技術提供了一種基于視頻圖像處理技術和實時通訊技術的路面交通實時監測控制方案。使用該套方案可以實時、準確的動態控制路面擁堵狀況。
技術介紹
目前我國路口普遍使用的信號機為多時段式信號機。信號機根據不同時段預先存儲了若干控制方案，信號機根據當前時間讀取相應的控制方案，從而實現對路口信號燈的控制。這種方式只能通過歷史經驗設置信號燈的控制方案，無法根據路面的現場車流量進行實時控制，不能有效的避免車輛行駛緩慢、堵車等現象。本專利技術提供了一種基于視頻圖像處理技術和實時通訊技術的路面交通實時監測控制方案。使用該套方案可以實時的控制路面擁堵狀況。
技術實現思路
本專利技術利用先進的計算機圖像處理技術，對道路實時視頻圖像進行采集、處理、分析，從而獲取路面車流量信息，實現對路面控制的智能化。為了實現上述目的，本專利技術包括三個部分內容(一)視頻采集子系統(二)視頻處理子系統(三)通訊控制子系統 一、視頻采集子系統 視頻采集子系統是由安裝在路口的帶有嵌入式處理系統的攝像頭完成，一般情況下，一個攝像頭拍攝一條或兩條車道，根據路面情況，不同路口需要安裝數量不等的攝像頭。路面圖像視頻采集是本系統的源頭，采集出的圖像效果直接影響后期視頻處理的結果，因此在安裝攝像頭時需充分考慮攝像頭的安裝高度、角度、采光方向等。一般情況下攝像機的安裝越高越好，按照以往實施的經驗一般安裝高度為10—15米之間，這樣可以保證圖像清晰和車輛圖像足夠大，另外在安裝時還需避免遮擋物在圖像中的出現。道路視頻采集在路口已被廣泛使用，本專利中不再做詳細說明。二、視頻處理子系統 視頻處理子系統是運用計算機圖像處理技術從圖像序列中提 取有效的交通信息。就其一般過程來說，首先對采集的交通圖像進行預處理，包括圖像的序列穩定、噪聲濾波來排除隨機干擾和噪聲濾波，使用邊緣檢測、輪廓提取、特征分析等算法對序列圖像進行道路、車輛與背景的分離。在視頻分析算法中需要根據不同地點的背景變化設計不同的視頻處理算法，如陽光照射引起的背景變化等。通過視頻分析算法可以分析提取出本系統中所需要的交通信息參數，包括車輛數量、流量、車道數、車速、道路占有率等，以供信號機使用。一般處理過程見說明書附圖I三、通訊控制子系統 通訊控制子系統是將分析提取出的交通參數實時的傳送給信號機，信號機根據車道、車輛參數變換信號燈的控制方案，使信號顯示時間適應交通的需求。攝像機與信號機之間的信息傳輸由信號機主動發出獲取當前后續車輛的請求，攝像機得到請求后將當前分析提取出的車輛數、車道數等交通參數信息發送給信號機，供信號機及時做出信號轉換的判斷。信號機與攝像機間的通訊流程見說明附圖2 在實施信號控制前，需在信號機的控制系統內預先設定以下參數，供信號機的動態控制 一、信號機控制系統內需預先給每個相位設定一個最初綠燈時間，該時間的設定需保證行人安全過街所需的時間。二、信號機控制系統內需預先給每個相位設定一個單位綠燈時間，該時間是視頻分析系統在測得有后續車輛到達時所延長的綠燈時間。為了提高通車效率，單位綠燈時間應按實際需要定得盡可能的短，應使延長時間盡可能只滿足實際交通所需的長度，而不應等待不緊跟的車輛。合理的單位綠燈延長時間可以消除為等待少數車輛而浪費的綠燈時間，使綠燈延長時間高效運行，從而提高通行能力。確定單位綠燈時間還應考慮被檢測的車道數，需要把同一方向所有車道的車輛匯總。信號機控制時序圖詳見說明書附圖3 三、信號機控制系統內需預先給每個相位設定綠燈極限時間，當信號綠燈時間達到該極限時，用來強制綠燈結束，中斷該相位的通車權，變換通行方向。 信號機的控制流程如下所述 (1)設置主干道為綠燈 (2)達到最初綠燈時間時，檢測主干道上是否有后續車輛 (3)如果沒有后續車輛，實施次干道綠 (4)如果有后續車輛，判定是否達到極限綠燈時間，達到極限綠燈時間，檢查次干道是否有車，如果有車需中斷該相位的通行權，變換通行方向，實施次干道綠；沒有達到極限綠燈時間，增加單位綠燈時間，依然實施主干道綠。(5)次干道綠的控制流程與主干道綠相同。主、次干道由單位綠燈時間和極限綠燈時間兩者的協調，根據視頻分析系統監測出的車輛情況，從而達到控制路面車輛通行目的。信號機控制流程圖詳見說明書附圖4 附圖說明 圖I :交通視頻處理流程 FlOl:安裝在交通路口的攝像機采集路口交通視頻 F102:對采集的視頻進行預處理，將視頻序列化 F103:對圖像進行特征處理，獲取交通參數 F104:信號機向攝像機發出請求，獲取交通參數。 圖2 :信號機與攝像機的通訊控制流程 F201 :信號機向攝像機發出請求，要求獲取當前交通參數 F202 :攝像機收到請求要求后將當前分析出的交通參數返回給信號機，供信號機做出信號轉換的判斷。 圖3 :信號機控制時序圖 Gfflax :表示信號機初始設置的極限綠燈時間，當到達該時間時，信號機需要獲取對方車道車輛信息，以便決定是否終止該相位的車輛通行 Gmin:表示信號機初始設置的最初綠燈時間，該時間是至少需要的綠燈時間，能夠保證行人安全過馬路 g表示信號機初始設置的單位綠燈時間，當該車道車輛飽和需要延長通行時間時，可以每次相應的增加一個單位綠燈時間，直到達到極限綠燈時間G:表示信號機實際運行的綠燈時間圖4 :信號機控制流程圖 F401 :主干道達到最初綠燈時間時，向攝像機發出請求獲取當前車道上是否有車 F402 :主干道上有車需要判定是否達到極限綠燈時間 F403 :主干道上沒有車，變換通行方向，實施次干道綠 F404 :主干道上有車并且沒有達到極限綠燈時間，增加一個單位的綠燈時間，繼續實施主干道綠 F405 :主干道上有車但已達到極限綠燈時間，向攝像機發出請求獲取次干道上的車輛信息 F406 :次干道有車變換相位，實施次干道綠 F407 :次干道上沒有車，可以繼續實施主干道綠 F408 :次干道達到最初綠燈時間時，向攝像機發出請求獲取當前車道上是否有車 F409 :次干道上沒有車，變換通行方向，實施主干道綠 F410 :次干道上有車，判斷是否達到極限綠燈時間 F411 :次干道上有車且沒有達到次干道的極限綠燈時間，增加單位綠燈時間，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于視頻分析的信號機動態控制系統，其特征在于 利用計算機圖像處理方法將道路車輛信息、車道數等有效的交通參數從拍攝的路面圖像中提取出來。2.一種基于視頻分析的信號機動態控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐成琦，
申請(專利權)人：徐成琦，
類型：發明
國別省市：