專利名稱：基于車輛計(jì)數(shù)的交通燈的控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理中的目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)與方法，特別涉及圖像中的車輛檢測(cè)系 統(tǒng)與控制方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，機(jī)動(dòng)車逐漸成為比較大眾化的交通工具。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2008年底，北京市機(jī)動(dòng)車保有量為350.4萬(wàn)輛，比2007年增加37.6萬(wàn)輛，上升12.0%。 與2000年相比，7年來(lái)北京市機(jī)動(dòng)車保有量增加了 192.6萬(wàn)輛，平均每年增加24.1萬(wàn)輛， 平均每年遞增速度為10.5%。機(jī)動(dòng)車在給人們出行帶來(lái)極大便利的同時(shí)，也為城市交通 帶來(lái)極大問(wèn)題，交通事故的頻繁發(fā)生以及城市交通的極度擁堵，已經(jīng)成為每個(gè)人都必須 面對(duì)的社會(huì)問(wèn)題。為此，本發(fā)明從改進(jìn)現(xiàn)有交通燈控制方案的角度尋找緩解交通擁堵的 方法。在預(yù)先設(shè)定交通燈轉(zhuǎn)換周期方法的基礎(chǔ)上，近年來(lái)人們提出了許多動(dòng)態(tài)調(diào)整交 通燈轉(zhuǎn)換周期的方法如雷達(dá)感應(yīng)系統(tǒng)，線圈感應(yīng)系統(tǒng)，紅外感應(yīng)系統(tǒng)。這些動(dòng)態(tài)調(diào)整方 案都存在著一些不足雷達(dá)系統(tǒng)價(jià)格昂貴；線圈感應(yīng)系統(tǒng)存在線圈容易折斷的問(wèn)題，而 且不能適應(yīng)目前城市路網(wǎng)改造頻繁的情況；紅外感應(yīng)系統(tǒng)容易受霧氣等因素干擾。而且 上述這三種方法都存在著功能較為單一，無(wú)法適應(yīng)交通管理者更多需求的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種基于車輛計(jì)數(shù)的交通燈控制系統(tǒng)與控制方法，本發(fā) 明利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)車輛監(jiān)控畫(huà)面。本發(fā)明的特征在于基于視頻監(jiān)控的交通燈控制仿真系統(tǒng)包含如下模塊1、視頻監(jiān)控信息采集模塊；2、視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊；3、交通燈控制模塊；4、交通燈控制的實(shí)施模塊；上述四個(gè)模塊的基本功能以及交互關(guān)系為1、視頻監(jiān)控信息采集模塊采集各車行道的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，并將畫(huà)面?zhèn)鬟f給視頻 監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊。2、視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面對(duì)指定車行道上等待通 行的車輛計(jì)數(shù)，并結(jié)合交通燈相關(guān)設(shè)施的當(dāng)前狀態(tài)以及實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)信息 作出交通燈控制的決策，然后將交通燈控制的決策結(jié)果傳遞給交通燈控制模塊。3、交通燈控制模塊根據(jù)交通燈控制的決策結(jié)果向交通燈相關(guān)設(shè)施發(fā)出狀態(tài)變更 指令，同時(shí)向視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊反饋交通燈相關(guān)設(shè)施的當(dāng)前狀態(tài)。4、交通燈控制的實(shí)施模塊根據(jù)狀態(tài)變更指令改變相應(yīng)交通燈設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于上述的視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊，本發(fā)明所采用的綜合分析和決策過(guò)程如下步驟所示步驟(1)，初始化紅綠燈，隨機(jī)選擇一個(gè)方向放行。步驟(2)，開(kāi)啟紅燈側(cè)監(jiān)控?cái)z像頭，初始化倒計(jì)時(shí)牌。步驟(3)，使用基于視頻的車輛檢測(cè)方法實(shí)時(shí)檢查紅燈方向車輛數(shù)量，并根據(jù)車 輛數(shù)量遞減倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)值。步驟(4)，如果倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)值小于0或者等待時(shí)間超過(guò)規(guī)定上限值則轉(zhuǎn)換紅 綠燈并執(zhí)行步驟(2)，否則執(zhí)行步驟(3)。上述4個(gè)步驟中需要預(yù)先指定的內(nèi)容如下1、倒計(jì)時(shí)牌的初始值根據(jù)實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控?cái)z像頭在當(dāng)前車道 所能檢測(cè)車輛數(shù)量的最大值綜合分析得到。2、基于視頻的車輛檢測(cè)方法采用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的車輛檢測(cè)方法，如基于 AdaBoost級(jí)聯(lián)分類器的車輛檢測(cè)方法。3、等待時(shí)間的規(guī)定上限值需要根據(jù)實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)以及駕駛者的心 理預(yù)期綜合分析得到。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益的效果1、在交通路口架設(shè)監(jiān)控?cái)z像頭受道路狀況影響較小。2、在不改變外部設(shè)備的情況下，可通過(guò)完善車輛檢測(cè)方法的程序來(lái)提高車輛計(jì) 數(shù)的準(zhǔn)確率，系統(tǒng)升級(jí)成本較低。3、視頻監(jiān)控系統(tǒng)記錄的是車輛的圖像信息，而圖像信息較為直觀，便于交通管 理者利用這些信息實(shí)現(xiàn)交通管理的其他需求，功能的可擴(kuò)展性強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明各模塊交互示意圖；圖2是本發(fā)明交通燈控制流程圖；圖3是本發(fā)明裝置連接示意圖；圖4是本發(fā)明單片機(jī)、紅綠燈有關(guān)的電路示意圖；圖5是本發(fā)明與JTAG接口有關(guān)的局部電路示意圖；圖6是本發(fā)明與倒計(jì)時(shí)牌有關(guān)的局部電路示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)主要包含如下幾個(gè)裝置1、監(jiān)控?cái)z像頭2、視頻采集卡3、計(jì)算機(jī)4、控制電路5、交通燈6、倒計(jì)時(shí)牌上述六個(gè)裝置的連接示意圖如圖3所示，各種裝置的實(shí)際數(shù)量可以根據(jù)不同情況進(jìn)行調(diào)整，不必一定按照?qǐng)D3中所展示的數(shù)量。圖3中，監(jiān)控?cái)z像頭通過(guò)視頻線與視 頻采集卡相連，視頻采集卡與計(jì)算機(jī)經(jīng)USB接口進(jìn)行連接，計(jì)算機(jī)與控制電路之間采用 串口通信機(jī)制，控制電路與紅綠燈、倒計(jì)時(shí)牌通過(guò)管腳相連。上述六個(gè)裝置與本發(fā)明各模塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下1、本發(fā)明的視頻監(jiān)控信息采集模塊基于監(jiān)控?cái)z像頭和視頻采集卡實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控?cái)z 像頭采集的實(shí)時(shí)車輛畫(huà)面經(jīng)視頻采集卡處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)格式，并將 數(shù)據(jù)經(jīng)USB接口傳送給計(jì)算機(jī)。2、本發(fā)明的視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)接受視 頻采集卡的輸入數(shù)據(jù)，并通過(guò)運(yùn)行在計(jì)算機(jī)中的程序(基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的車輛檢測(cè)方法)實(shí) 現(xiàn)綜合分析和決策過(guò)程，最后將決策結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)的串口傳送給控制電路。計(jì)算機(jī)與 控制電路的串口通信單位長(zhǎng)度為8位，通信指令及其對(duì)應(yīng)的含義如下所示00000000倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“0”00000001倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“1”00000010倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“2”00000011倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“3”00000100倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“4”00000101倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“5”00000110倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“6”00000111倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“7”00001000倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“8”00001001倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)字顯示“9”00010000更改紅綠燈方向3、本發(fā)明的交通燈控制模塊基于控制電路實(shí)現(xiàn)?？刂齐娐凡捎脝纹瑱C(jī)控制內(nèi)在 邏輯(如圖4中的單片機(jī)CF8051F020/22所示)，并采用JTAG接口進(jìn)行在線編程(如圖 5所示)。圖4單片機(jī)上的P0.0和P0.1管腳接收來(lái)自計(jì)算機(jī)的串口通信消息；單片機(jī)上 的P2.0和P2.2管腳控制倒計(jì)時(shí)牌的顯示；單片機(jī)上的P1.4、Pl.5、P1.6、Pl.7管腳控制 紅綠燈的顯示。圖5與圖4的同名管腳是相互連接的。4、本發(fā)明的交通燈控制的實(shí)施模塊基于紅綠燈、倒計(jì)時(shí)牌實(shí)現(xiàn)。與紅綠燈有關(guān) 的局部電路如圖4左下方D5、D6、D7、D8共4個(gè)LED燈所示，與倒計(jì)時(shí)牌有關(guān)的局部 電路如圖6所示。圖6中左側(cè)的4個(gè)器件是74HC164，其所起的作用是將串行數(shù)據(jù)輸入 轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)輸出，以節(jié)省單片機(jī)的接口資源。圖6中右側(cè)的4個(gè)器件就是用于顯示 數(shù)字的八段數(shù)碼管。圖6與圖4的同名管腳是相互連接的。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技 術(shù)方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但 是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切 不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng) 中。
權(quán)利要求
1.一種基于車輛計(jì)數(shù)的交通燈的控制系統(tǒng)，包括視頻監(jiān)控信息采集模塊、視頻監(jiān) 控信息綜合分析和決策模塊、交通燈控制模塊、交通燈控制的實(shí)施模塊；其特征在于所述的視頻監(jiān)控信息采集模塊采集各車行道的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，并將畫(huà)面?zhèn)鬟f給視頻 監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊；所述的視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面對(duì)指定車行道上等待通 行的車輛計(jì)數(shù)，并結(jié)合交通燈相關(guān)設(shè)施的當(dāng)前狀態(tài)以及實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)信息 作出交通燈控制的決策，然后將交通燈控制的決策結(jié)果傳遞給交通燈控制模塊；所述交通燈控制模塊根據(jù)交通燈控制的決策結(jié)果向交通燈相關(guān)設(shè)施發(fā)出狀態(tài)變更指 令，同時(shí)向視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊反饋交通燈相關(guān)設(shè)施的當(dāng)前狀態(tài)；所述的交通燈控制的實(shí)施模塊根據(jù)狀態(tài)變更指令改變相應(yīng)交通燈設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)。
2.—種基于車輛計(jì)數(shù)的交通燈控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟(1)，初始化紅綠燈，隨機(jī)選擇一個(gè)方向放行；步驟(2)，開(kāi)啟紅燈側(cè)監(jiān)控?cái)z像頭，初始化倒計(jì)時(shí)牌；步驟(3)，使用基于視頻的車輛檢測(cè)方法實(shí)時(shí)檢查紅燈方向車輛數(shù)量，并根據(jù)車輛數(shù) 量遞減倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)值；步驟(4)，如果倒計(jì)時(shí)牌上的數(shù)值小于O或者等待時(shí)間超過(guò)規(guī)定上限值則轉(zhuǎn)換紅綠燈 并執(zhí)行步驟(2)，否則執(zhí)行步驟(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于車輛計(jì)數(shù)的交通燈控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述的倒計(jì)時(shí)牌的初始值根據(jù)實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控?cái)z像頭在當(dāng)前車道 所能檢測(cè)車輛數(shù)量的最大值綜合分析得到；所述的基于視頻的車輛檢測(cè)方法采用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的車輛檢測(cè)方法； 所述的等待時(shí)間的規(guī)定上限值需要根據(jù)實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)以及駕駛者的心 理預(yù)期綜合分析得到。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于車輛計(jì)數(shù)的交通燈的控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的控制方法，包括視頻監(jiān)控信息采集模塊、視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊、交通燈控制模塊、交通燈控制的實(shí)施模塊。視頻監(jiān)控信息采集模塊負(fù)責(zé)采集實(shí)時(shí)車流監(jiān)控畫(huà)面。視頻監(jiān)控信息綜合分析和決策模塊利用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)的車輛檢測(cè)方法對(duì)實(shí)時(shí)車流進(jìn)行車輛計(jì)數(shù)，并將車輛計(jì)數(shù)結(jié)果與實(shí)際道路的常年車流量統(tǒng)計(jì)結(jié)果相結(jié)合用于產(chǎn)生交通燈控制決策。交通燈控制模塊負(fù)責(zé)根據(jù)交通燈控制決策向交通燈控制的實(shí)施模塊發(fā)出交通燈狀態(tài)變更指令。本發(fā)明在不改變外部設(shè)備的情況下，可通過(guò)完善車輛檢測(cè)方法的程序來(lái)提高車輛計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率，具有系統(tǒng)升級(jí)成本較低、功能的可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08G1/08GK102013170SQ201010532339
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者吳春鵬, 李宜然, 楊震, 段立娟, 苗軍, 鄒柏賢 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)