專利名稱：一種交通燈的自動控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交通系統(tǒng)，尤其涉及一種交通燈的自動控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，交通燈一般都采用定時控制的方式，即每個路口各個運行方向紅 綠燈的指示時間都是確定的。然而，在某些時間段內(nèi)，可能某個方向車流量 和/或人流量^艮小，而其他方向車流量和/或人流量纟艮大，此時這種"fe照確定 時間定時控制交通燈指示的方式就會無法充分利用交通資源。另外某些時間 段內(nèi)，如夜晚時，各個方向的車流量和/或人流量都很小，此時這種按照確 定時間定時控制交通燈指示的方式會使得車輛和/或人依然需要等待預(yù)先確 定的固定時間，造成車輛和/或人運行速度的延遲。
可見，無論處于哪種情況，現(xiàn)有技術(shù)中這種按照確定時間定時控制交通 燈指示的方式都會降低交通的運行效率。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明中一方面提供交通燈的自動控制方法，另一方面提供 一種交通燈的自動控制系統(tǒng)，以便提高交通的運行效率。
本發(fā)明所提供的交通燈的自動控制方法，包括
在交通燈指示的當前運行方向的運行時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長 運行時間之前，不斷地采集路口的當前圖像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上 物體的運動方向；
根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈
的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向；否則，在當前運行方向的運行時間達到所述最長 運行時間時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。 其中，所述不斷地采集路口的當前圖像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上 物體的運動方向，根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時，
控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向包括
A、 采集路口的當前圖像，并根據(jù)所述當前圖像提取圖像中的前景物體；
B、 若當前圖像不是當前運行方向的前N， N》l幀中的圖像，則將所述前 景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進行跟蹤匹配，若匹配到同一物體，則 根據(jù)同一物體的位置變化確定該物體的運動方向；
C、 判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果一致，則返回執(zhí)行步 驟A;否則，確定當前運行方向上沒有物體，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運 4亍方向。
或者，所述不斷地采集路口的當前圖像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上 物體的運動方向，根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時， 控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向包括
A、 按照預(yù)設(shè)的時間間隔采集路口的當前圖像，并根據(jù)所述當前圖像提取 圖4象中的前景物體；
B、 若當前圖像不是當前運行方向的前N， N》l幀中的圖像，則將所述前 景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進行跟蹤匹配，若匹配到同 一物體，則 根據(jù)同一物體的位置變化確定該物體的運動方向；
C、 判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果不一致，則確定當前 運行方向上沒有物體，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
較佳地，步驟B中進一步包括若未匹配到同一物體，則判斷是否連續(xù)M, M>1次未匹配到同一物體，如果是，則確定當前運行方向上沒有物體，控制 交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
其中，所述根據(jù)當前圖像提取圖像中的前景物體為將所述當前圖像與已 經(jīng)建立的路口的背景模型進行比較，從所述當前圖像中提取前景物體。
較佳地，步驟A中所述路口的背景模型為根據(jù)路口的環(huán)境變化不斷更新 的路口的背景模型。
其中，所述根據(jù)同一物體的位置變化確定該物體的運動方向包括 預(yù)i殳路口的一個方向為4黃坐標x軸，垂直該方向的另一個方向為縱坐標y
軸，并設(shè)置坐標原點、以及x軸和y軸的正方向，得到路口的圖像坐標軸；
基于所述圖像坐標軸，確定同一物體在前后兩幀中的位置(Xn,yJ和
(xn+1,yn+1),并計算所述物體在x軸的位移(x^ -、)和在y軸的位移(y^ -yn);
根據(jù)所述位移(、+1-xj和(y^ -yn)，確定所述物體的運動方向。
其中，所述根據(jù)位移(、+1-Xn)和(yw-yJ，確定所述物體的運動方向包括
預(yù)設(shè)x軸方向的閾值Tx、 y軸方向的閾值Ty;
若i(x^-xn)|>Tx ， |(yn+1-yn)|<Ty ，則確定該物體的運動方向為平4亍于x軸 的方向；
若l(Xw-xJl〈Tx, |(yn+1-yn)|>Ty ，則確定該物體的運動方向為平4亍于y軸 的方向；
若|(、+1-xn)|>Tx , |(yn+1-yn)|>Ty， JL(Xn+1—Xn)(yn+1—yn)>0,則確定該物體 的運動方向為與x軸正方向呈45。或-135°的方向；
若l(Xn+廣xn)|>Tx ， |(yn+1-yn)|>Ty,且(、+1-xn)(yn+1-yn)<0，則確定該物體
的運動方向為與x軸正方向呈135°或-45°的方向。
較佳地，步驟A之前，進一步包括判斷當前運行方向的運行時間是
否達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最短運行時間，如果是，則執(zhí)行所述步驟A。 本發(fā)明所提供的交通燈的自動控制系統(tǒng)，包括 計時單元，用于對交通燈指示的當前運行方向的運行時間進行計時； 采集單元，用于在所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最
長運行時間之前，不斷地采集路口的當前圖像；
分析單元，用于根據(jù)所述采集單元采集的圖像，確定路口上物體的運動方
向，并根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上是否存在物體；
交通燈控制單元，用于在所述分析單元確定當前運行方向上未存在物體時
或所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間時，控制
交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
其中，所述分析單元包括
前景提取單元，用于根據(jù)所述采集單元采集的當前圖像，提取圖像中的前 景物體；
跟蹤匹配單元，用于在當前圖像不是當前運行方向的前N, N》l幀中的圖 像時，將所述前景提取單元提取的前景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進 4亍5艮蹤匹配；
方向確定單元，用于在所述跟蹤匹配單元匹配到同一物體時，4艮據(jù)同一物 體的位置變化確定該物體的運動方向；
判斷單元，用于判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果一致， 則確定當前運行方向上存在物體，否則，確定當前運4亍方向上不存在物體。
較佳地，所述交通燈控制單元進一步用于在所述跟蹤匹配單元連續(xù)M， M >1次未匹配到同一物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
其中，預(yù)設(shè)路口的一個方向為4黃坐標x軸，垂直該方向的另一個方向為縱 坐標y軸，并設(shè)置坐標原點、以及x軸和y軸的正方向，得到路口的圖像坐標 軸；
所述方向確定單元包括
位置確定模塊，用于基于所述圖像坐標軸，確定同一物體在前后兩幀中的 位置(Xn,yn)和(x^,y^);
位移計算模塊，用于根據(jù)所述物體在前后兩幀中的位置(、,yn)和(x^，y^), 計算所述物體在x軸的位移(xD+1 -xn)和在y軸的位移(yn+1 -yn);
方向確定模塊，用于根據(jù)所述位移(、+1—Xn)和(y^-yn)，確定所述物體的
運動方向。
較佳地，所述采集單元進一步在所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當 前運行時間的最短運行時間之后，執(zhí)行所述采集路口的當前圖像。
從上述方案可以看出，本發(fā)明中在交通燈指示的當前運行方向的運行時
間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間之前，不斷地采集路口的當前圖像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上物體的運動方向；根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向；否則，在當前運行方向的運行時間達到所述最長運行時間時，控制交 通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向，實現(xiàn)了對路口路況的自動分析，并且在確 定當前運行方向上沒有物體運行時，無需繼續(xù)等待，而轉(zhuǎn)入下一個運行方向， 從而提高了交通的運行效率，更優(yōu)地使用了道路資源。具體實現(xiàn)時，不斷地采集路口的圖像，根據(jù)已經(jīng)建立的路口的背景模型， 從所采集的圖像中提取路口的前景物體，將連續(xù)N+l, N>1幀提取的前景 物體進行跟蹤匹配，根據(jù)匹配到的同一物體的位置變化確定該物體的運動方 向，在判斷所述運動方向與當前運行方向不一致時，確定當前方向上已經(jīng)沒 有物體運行，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向；進一步，在連續(xù)預(yù)設(shè) 的M， M> 1次沒有匹配到同一物體時，也可確定當前方向上已經(jīng)沒有物體 運行，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向，進一步提高了交通的運行效 率。


圖1為本發(fā)明實施例中交通燈的自動控制方法的示例性流程圖； 圖2為本發(fā)明實施例中一個路口的信息； 圖3為本發(fā)明實施例中基于圖2所示路口的圖像坐標軸； 圖4(a)至圖4(d)為本發(fā)明實施例中基于圖2所示路口的4個運行方向示 意圖；圖5為本發(fā)明實施例中交通燈的自動控制系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)圖；圖6為圖5所示系統(tǒng)中分析單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6所示分析單元中方向確定單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明中，可利用圖像處理技術(shù)，實現(xiàn)對交通燈的自動控制。在交通燈 指示的當前運行方向的運行時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間之前，采集路口的圖像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上物體的運動方向； 根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈的 指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向；否則，在當前運行方向的運行時間達到所述最長 運行時間時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。即根據(jù)所采集的圖像 信息分析路口的當前路況信息，根據(jù)路口的當前路況信息，控制路口的交通 燈指示。其中，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上物體的運動方向的方法可有多種， 可以是將采集的圖像與預(yù)設(shè)的背景模型進行比較，提取前景物體，根據(jù)前景 物體在前后幀中的變化確定物體的運動方向；也可以是將采集的圖像進行幀 間作差等，得到前后幀間前景物體的變化，從而確定物體的運動方向；此外， 還可以有其它的實現(xiàn)方式，此處不再——列舉。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本實施例中，以將采集的圖像與預(yù)設(shè)的背景模型進行比較的情況為例。 首先為每個運行方向設(shè)置一個最長運行時間，該最長運行時間可以是現(xiàn)有技 術(shù)中采用定時控制方式時，為每個運行方向紅綠燈設(shè)置的固定的指示時間， 此外，設(shè)定監(jiān)控區(qū)域，該監(jiān)控區(qū)域應(yīng)能包括路口各運行方向的物體可能的運 動區(qū)域范圍。之后，在每個運行方向上，記錄該運行方向上的運行時間，并執(zhí)行圖1 所示的方法流程，圖1為本發(fā)明實施例中交通燈的自動控制方法的示例性流 程圖。如圖1所示，該流程包括如下步驟步驟IOI,采集路口的當前圖像，根據(jù)已經(jīng)建立的路口的背景模型，從 所述當前圖像中提取路口的當前前景物體。 本步驟中，可利用單個攝像頭或多個攝像頭等圖像采集設(shè)備采集路口的 當前圖像，將當前圖像與已經(jīng)建立的背景模型進行比較，提取路口的當前前 景物體，即路口上運動的物體。其中，背景模型的建立和前景物體的提取可采用現(xiàn)有技術(shù)，并且現(xiàn)有技 術(shù)中有很多種方法供選擇，例如，可以選擇包括核密度估計，混合高斯模型 以及簡單背景作差在內(nèi)的諸多方式進行。進一步地，考慮到周圍環(huán)境的變化對背景模型的影響(例如，在不同時 刻，太陽照射高層建筑映射在路口的陰影不同)，背景模型可根據(jù)路口的環(huán) 境變化不斷更新，其中，更新方法也可以采用現(xiàn)有技術(shù)。步驟102，若當前圖像不是當前運行方向的前N, N>1幀中的圖像， 則將所述當前前景物體與之前連續(xù)N巾貞提取的前景物體進行跟蹤匹配，若 匹配到同一物體，則根據(jù)同一物體的位置變化確定該物體的運動方向。為了判斷物體的運動方向，通常需要至少兩幀連續(xù)圖像，而為了得到不 同幀中前景物體的對應(yīng)關(guān)系，需要采用物體匹配的方式對前景物體進行跟蹤 匹配，其中，匹配方式可以釆用基于最近距離匹配的方式也可以采用直方圖 匹配的方式進4亍。若未匹配到同一物體，則可返回執(zhí)行步驟101;或者，可寺丸行步驟103; 或者，對連續(xù)未匹配到同一物體的次數(shù)進行計數(shù)，若連續(xù)預(yù)設(shè)的M, M>1 次未匹配到同一物體，則執(zhí)行步驟103,否則，可返回執(zhí)行步驟IOI。若匹配到同 一物體，則可根據(jù)同 一物體的位置變化確定該物體的運動方 向。具體實現(xiàn)時，可有多種方法。其中一種可如下所示以圖2所示路口為例，可預(yù)設(shè)路口的一個方向為橫坐標x軸，垂直該方 向的另一個方向為纟從坐標y軸，并i殳置坐標原點、以及x軸和y軸的正方向， 得到圖3所示路口的圖像坐標軸?；谒鰣D像坐標軸，確定同一物體在前后兩幀中的位置(Xn,yJ和 (xn+1,yn+1),并計算所述物體在x軸的位移(xn+i -Xn)和在y軸的位移(yn+i -yn)。 根據(jù)所述位移(Xn+1 —、)和(yn+1 — yn)，確定物體的運動方向。其中，根據(jù)位移(x^—、)和(yw—yj,確定物體的運動方向時，可有多種方法，如可以根據(jù)(Xw-xJ和(y^-yn)，計算物體運動方向與x軸或y軸 之間的角度，根據(jù)所計算的角度，確定物體的運動方向；或者，也可以預(yù)設(shè) x軸方向的閾值Tx和y軸方向的鬧值Ty，根據(jù)(、+1-xn)、 (yn+1-yn)、 Tx和 Ty，確定物體的運動方向。例如，對于圖4(a)至圖4(d)所示的4種運行方向，若依次編號為運行方 向1、方向2、方向3和方向4。則當|(xn+1-xn)|>Tx , |(yn+1-yn)|<Ty時，確定該物體的運動方向為方向1, 即平^于于x軸的方向。當lK+,-xn)|>Tx, |(yn+1-yn)|>Ty'且(、+1-xn)(yn+1-y。)〉0時，確定該物體 的運動方向為方向2，即與x軸正方向呈45?；?135°的方向。當|(xn+1-xn)|<Tx, |(yn+1-y,、)l〉Ty時，確定該物體的運動方向為方向3,即平4亍于y軸的方向。當l(x^-xn)|>Tx， |(y11+1-yn)|>Ty,且(、+1 -xn)(y'1+「yn)<0時，確定該物體的運動方向為方向4，即與x軸正方向呈135。或-45°的方向。步驟103，判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果一致，則 返回執(zhí)行步驟101;否則，執(zhí)行步驟104。本步驟中，在將物體的運動方向與當前的運行方向進行比較時，若二者 一致，可認為當前運行方向上仍然有物體在運行，否則，可認為當前運行方 向上沒有物體在運行。步驟104,控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。由于運行方向的先后順序已經(jīng)預(yù)先設(shè)定，因此可控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入 預(yù)設(shè)的下一個運行方向，并且在控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向時， 首先需要經(jīng)過持續(xù)預(yù)設(shè)時間的黃燈狀態(tài)。例如，對于圖4(a)至圖4(d)所示4 個方向，可預(yù)i殳運4于方向的循環(huán)順序為方向1 —方向2 —方向3 —方向4~>方向1。本實施例中，在執(zhí)行圖1所示流程中的步驟104之前，若當前運行方向 上的運行時間達到該運行方向的最長運行時間，則認為當前運行方向的運行 時間已到，進入步驟104，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。此外，對于圖1所示步驟101，也可以是按照預(yù)設(shè)的時間間隔周期性的 采集路口的當前圖像，則步驟102中可無需在未匹配到同一物體時返回執(zhí)行 步驟IOI,步驟103中當物體的運動方向與當前運行方向不一致時，也無需 返回執(zhí)行步驟IOI。此外，圖1所示步驟101中的采集方法也可以有其它的 采集方法，并不限于上述描述的兩種。較佳地，可進一步為每個運行方向設(shè)置一個最短運行時間，則執(zhí)行圖1 所示流程之前，判斷當前運行方向的運行時間是否達到預(yù)i殳的當前運行方向 的最短運行時間，如果達到，則執(zhí)行圖l所示流程。下面對圖1所示步驟10 2中提到的匹配方式中較優(yōu)的 一 種方式進行詳細 描述。采用直方圖匹配的方式，可預(yù)先設(shè)定跟蹤隊列，并且跟蹤隊列的初始為 空；之后，對于處理的每一幀，在提取得到前景物體后，對當前得到的所有 前景物體，采用基于直方圖匹配的方式，找到其與跟蹤隊列中所有物體的最 大匹配度，并且當最大匹配度大于預(yù)設(shè)的閾值TP時，認為匹配，來自于同 一個物體，采用當前前景物體更新跟蹤隊列中的物體，否則，將其添加到跟 蹤隊列作為新的候選物體項；如果跟蹤隊列為空，則將前景提取得到的物體 添加到跟蹤隊列中。進一步，還可采用基于位置和尺度結(jié)合的匹配方法，即對前景物體進行 匹配時，采用兩個物體在視頻中的位置信息和大小信息輔助直方圖進行匹 配；,支定當前前景物體框和跟蹤隊列中物體框分別為R,(cxl，cyl，wl,hl)和 R2(cx2,cy2，w2，h2)，其中cxl， cx2分別為兩個矩形框的中心橫坐標，cyl, cy2 分別為兩個矩形框的中心縱坐標，wl, w2分別為兩個矩形框的寬度，hl,
h2分別為兩個矩形框的高度；兩個矩形框的中心距離為 dis = sqrt((cxl - cx2)2 + (cyl - cy2)2)，貝'J定義兩個矩形框的位置尺度匹配度為exp(-~^^*DR)*exp(-(min(wl，w2) -l)2 *SR) ， sqrt為開放運算，min為取小 (wl + w2) max(wl，w2)值運算，max為取大值運算，DR和SR為預(yù)設(shè)的常數(shù)。進一步，還可以將基于直方圖匹配的方法和基于位置尺度匹配的方法相 結(jié)合的方法，即最終前景物體提取結(jié)果和跟蹤隊列中物體的匹配度為直方圖 匹配度乘以矩形位置尺度匹配度。對于跟蹤隊列中的物體，為了識別出是干擾的物體(候選的物體)還是 真實的物體，可記錄該物體的出現(xiàn)次數(shù)，假定為n，則設(shè)定閾值TN,如果 n>TN,則認為該物體為真實物體，否則為候選物體。進一步地，還可記錄 物體沒有跟蹤到的幀數(shù)為nm，對真實物體，如果nm大于預(yù)設(shè)的閾值TMN, 則認為物體已經(jīng)消失，從隊列中刪除；對候選物體，如果nm大于預(yù)設(shè)的閾 值TMPN,則認為物體消失，從隊列刪除。最終^f又將出現(xiàn)過的真實物體作為 有效物體進行保存記錄，用于分析及查詢。以上對本發(fā)明實施例中的交通燈的自動控制方法進行了詳細描述，下面 再對本發(fā)明實施例中交通燈的自動控制系統(tǒng)進行詳細描述。圖5為本發(fā)明實施例中交通燈的自動控制系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)圖。如圖5 所示，該系統(tǒng)包括計時單元、采集單元、分析單元和交通燈控制單元。其中，計時單元用于對交通燈指示的當前運行方向的運行時間進行計時。采集單元用于在所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長 運行時間之前，不斷地采集路口的當前圖像。分析單元用于根據(jù)所述采集單元釆集的圖像，確定路口上物體的運動方向， 并根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上是否存在物體。交通燈控制單元用于在所述分析單元確定當前運行方向上未存在物體時或 所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間時，控制交 通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
具體實現(xiàn)時，分析單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可有多種實現(xiàn)形式，其中一種可如圖6所示，包括前景提取單元、跟蹤匹配單元、方向確定單元和判斷單元。其中，前景提取單元用于根據(jù)所述采集單元采集的當前圖像，提取圖像中 的前景物體。具體實現(xiàn)時，前景提取單元可根據(jù)已經(jīng)建立的路口的背景模型， 從所述采集單元釆集的當前圖像中提取前景物體；或者，也可根據(jù)所述采集單 元采集的當前圖像與之前采集的圖像作差等，提取前景物體。跟蹤匹配單元用于在當前圖像不是當前運行方向的前N， N>1幀中的圖像 時，將所述前景提取單元提取的前景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進行 跟蹤匹配。方向確定單元用于在所述跟蹤匹配單元匹配到同 一物體時，根據(jù)同 一物體 的位置變化確定該物體的運動方向。判斷單元用于判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果一致，則 確定當前運行方向上存在物體，否則，確定當前運4亍方向上不存在物體。進一步地，交通燈控制單元還可在所述跟蹤匹配單元連續(xù)M, M>1次未 匹配到同一物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運^f亍方向。本實施例中，可與圖1所示流程中的描述一致，預(yù)設(shè)路口的一個方向為橫 坐標x軸，垂直該方向的另一個方向為縱坐標y軸，并"^L置坐標原點、以及x 軸和y軸的正方向，得到路口的圖像坐標軸。則方向確定單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可如 圖7所示，包括位置確定模塊、位移計算模塊和方向確定模塊。其中，位置確定模塊用于基于所述圖像坐標軸，確定同一物體在前后兩幀 中的位置(Xn,yn)和0v,，y^)。位移計算模塊用于根據(jù)所述物體在前后兩幀中的位置(、,yn)和(X一y^),計算所述物體在x軸的位移(xn+1 -xn)和在y軸的位移(yn+1 -yn)。方向確定模塊用于根據(jù)所述位移(、+1 -、)和(y^ -yn),確定所述物體的運動方向。具體確定方法也可包括圖1所示步驟102中描述的兩種方法。進一步地，還可為每個運行方向設(shè)置一個最短運行時間，則采集單元相
應(yīng)地可在所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行時間的最短運行時 間之后，執(zhí)行所述采集路口的當前圖像的操作。本實施例中的系統(tǒng)中的各組成單元或才莫塊可以通過硬件實現(xiàn)，也可以通 過軟件實現(xiàn)，并且其具體操作可與本實施例中的方法所描述的操作一致，此 處不再一一贅述。可見，本發(fā)明實施例中提出了交通燈的自動控制方案，該方案中自動對 路口的路況進行分析，得到交通燈指示的當前運行方向下的路況信息，并判 定該方向的物體已經(jīng)完成了通過時，轉(zhuǎn)入交通燈對下一個運行方向的指示， 從而加速了交通運行速度，更優(yōu)地使用了道路資源。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了 進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已， 并非用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種交通燈的自動控制方法，其特征在于，該方法包括在交通燈指示的當前運行方向的運行時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間之前，不斷地采集路口的當前圖像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上物體的運動方向；根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向；否則，在當前運行方向的運行時間達到所述最長運行時間時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述不斷地采集路口的當前圖 像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上物體的運動方向，4艮據(jù)所述物體的運動方 向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向 包括A、 采集路口的當前圖像，并根據(jù)所述當前圖像提取圖像中的前景物體；B、 若當前圖像不是當前運行方向的前N， N》l幀中的圖像，則將所述前 景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進行跟蹤匹配，若匹配到同一物體，則 根據(jù)同 一物體的位置變化確定該物體的運動方向；C、 判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果一致，則返回執(zhí)行步 驟A;否則，確定當前運行方向上沒有物體，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運 行方向。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述不斷地采集路口的當前圖 像，根據(jù)所采集的圖像，確定路口上物體的運動方向，根據(jù)所述物體的運動方 向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向 包括A、 按照預(yù)設(shè)的時間間隔采集路口的當前圖像，并根據(jù)所述當前圖像提取 圖^f象中的前景物體；B、 若當前圖像不是當前運行方向的前N, N》l幀中的圖像，則將所述前景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進行跟蹤匹配，若匹配到同一物體，則 根據(jù)同一物體的位置變化確定該物體的運動方向；C、判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果不一致，則確定當前 運行方向上沒有物體，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟B中進一步包括若 未匹配到同一物體，則判斷是否連續(xù)M， M》1次未匹配到同一物體，如果是， 則確定當前運行方向上沒有物體，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
5、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)當前圖像提取圖 像中的前景物體為將所述當前圖像與已經(jīng)建立的路口的背景模型進行比較， 從所述當前圖像中提取前景物體。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟A中所述路口的背景模 型為根據(jù)路口的環(huán)境變化不斷更新的路口的背景模型。
7、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)同一物體的位置 變化確定該物體的運動方向包括預(yù)設(shè)路口的一個方向為橫坐標x軸，垂直該方向的另一個方向為縱坐標y 軸，并^L置坐標原點、以及x軸和y軸的正方向，得到^^口的圖^象坐標軸；基于所述圖像坐標軸，確定同一物體在前后兩幀中的位置(Xn,yJ和 (xn+1，yn+1)，并計算所述物體在x軸的位移(xn+1 -xn)和在y軸的位移(yn+1 -yn);根據(jù)所述位移(、+1 -xJ和(yn+, -yn)，確定所述物體的運動方向。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)位移(、+1-x。)和(yn+1-yn)，確定所述物體的運動方向包括預(yù)設(shè)x軸方向的閾值Tx、 y軸方向的閾值Ty;若l(x^-xJ〉Tx， |(yn+1-yn)|<Ty ，則確定該物體的運動方向為平行于x軸 的方向；若l(x^-xn)|<Tx, |(yn+1-yn)|>Ty ,則確定該物體的運動方向為平行于y軸 的方向；若<formula>formula see original document page 4</formula>,則確定該物體 的運動方向為與x軸正方向呈45?；?135°的方向；若<formula>formula see original document page 4</formula>,則確定該物體的運動方向為與x軸正方向呈135°或-45°的方向。
9、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，步驟A之前，進一步包 括判斷當前運行方向的運行時間是否達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最短運行時 間，如果是，則執(zhí)行所述步驟A。
10、 一種交通燈的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括計時單元，用于對交通燈指示的當前運行方向的運行時間進行計時；采集單元，用于在所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最 長運行時間之前，不斷地采集^各口的當前圖像；分析單元，用于根據(jù)所述采集單元采集的圖像，確定路口上物體的運動方 向，并根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上是否存在物體；交通燈控制單元，用于在所述分析單元確定當前運4亍方向上未存在物體時 或所述計時單元的計時時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間時，控制 交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
11、 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分析單元包括 前景提取單元，用于根據(jù)所述采集單元采集的當前圖像，提取圖像中的前景物體；跟蹤匹配單元，用于在當前圖像不是當前運行方向的前N, N》l幀中的圖 像時，將所述前景提取單元提取的前景物體與之前連續(xù)N幀提取的前景物體進 4亍3艮蹤匹配；方向確定單元，用于在所述跟蹤匹配單元匹配到同一物體時，根據(jù)同一物 體的位置變化確定該物體的運動方向；判斷單元，用于判斷所述運動方向是否與當前運行方向一致，如果一致， 則確定當前運行方向上存在物體，否則，確定當前運行方向上不存在物體。
12、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述交通燈控制單元進一步用于在所述跟蹤匹配單元連續(xù)M， M>1次未匹配到同一物體時，控制交通燈 的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。
13、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)設(shè)路口的一個方向為橫坐 標x軸，垂直該方向的另一個方向為縱坐標y軸，并設(shè)置坐標原點、以及x軸 和y軸的正方向，得到路口的圖像坐標軸；所述方向確定單元包括位置確定模塊，用于基于所述圖像坐標軸，確定同一物體在前后兩幀中的 位置(Xn,y。)和(Xn+"yJ;位移計算模塊，用于根據(jù)所述物體在前后兩幀中的位置(Xn,yn)和(x^,y^)， 計算所述物體在x軸的位移(xn+1 -xn)和在y軸的位移(yn+1 -yn);方向確定模塊，用于根據(jù)所述位移(Xn+,-x。)和(y^-yn)，確定所述物體的 運動方向。
14、 如權(quán)利要求10至13中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單 元進一步在所述計時單元的計時時間達到預(yù)i殳的當前運行時間的最短運行時間 之后，執(zhí)行所述采集路口的當前圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交通燈的自動控制方法，包括在交通燈指示的當前運行方向的運行時間達到預(yù)設(shè)的當前運行方向的最長運行時間之前，不斷地采集路口的當前圖像，確定所述圖像中物體的運動方向；根據(jù)所述物體的運動方向，確定當前運行方向上沒有物體時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向；否則，在當前運行方向的運行時間達到所述最長運行時間時，控制交通燈的指示轉(zhuǎn)入下一個運行方向。此外，本發(fā)明還公開了一種交通燈的自動控制系統(tǒng)。本發(fā)明公開的技術(shù)方案，能夠提高交通的運行效率。
文檔編號G08G1/07GK101211508SQ20071030391
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者鄧亞峰 申請人:北京中星微電子有限公司