[發明專利]一種人行橫道信號燈綠波自適應控制系統及方法

無效

• 申請號: 200910191493.0
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN101702263A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 汪同慶;葉俊勇;孫方
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G08G1/07
• 分類號: G08G1/07;G08G1/04;G06T7/20;G06T7/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種人行橫道信號燈自適應控制系統，其特征在于，該系統包括視頻采集模塊、圖像處理模塊和信號燈控制模塊，視頻采集模塊實時采集本路段的視頻圖像信息，圖像處理模塊的信號輸入端與視頻采集模塊的信號輸出端連接，圖像處理模塊的信號輸出端連接信號燈控制模塊，系統通過所述實時采集本路段的視頻圖像信息，用圖像處理來判斷本路段的被檢測區域內是否有車，依據被檢測區域有車和無車的情況，自適應地控制人行信號燈的工作狀況；

所述視頻采集模塊包括采集視頻單元和參數設置單元，采集視頻單元用于對視頻圖像進行采集并將視頻轉換為一幀一幀的圖像輸出到圖像預處理單元中；參數設置單元用于設置被檢測區域的范圍；

所述圖像處理模塊包括圖像預處理單元、圖像分割單元、背景建立單元、背景更新單元、車輛提取單元和判斷結果單元，圖像預處理單元用于將彩色圖像轉換為灰度圖像和對圖像進行噪聲平滑；圖像分割單元首先利用相鄰的三幀圖像進行對稱差分提取出中間幀的背景點和運動車輛的變化區域，然后在背景建立單元中初始化背景，將確定為是背景點的像素作為背景圖像，最后在車輛提取單元中利用背景差法從運動車輛的變化區域中提取出運動車輛，在背景更新單元中將運動車輛的變化區域中的顯露區作為背景像素更新到背景圖像中；判斷結果單元用于對當前幀有無車輛的判斷；

所述信號燈控制模塊用于根據圖像處理模塊發出的被檢測區域有車和無車的判斷結果，發出兩種不同的定時信號，改變交通燈信號，如果被檢測區域內無車輛存在，車輛信號燈為紅燈，行人信號燈為綠燈，直到被檢測區域內出現車輛，如果被檢測區域內有車輛存在，車輛信號燈為綠燈，行人信?號燈為紅燈，直到車輛通行的最大綠燈時間。

2.根據權利要求1所述的人行橫道信號燈自適應控制系統，其特征在于：所述被檢測區域的范圍是位于人行橫道線車輛駛來方向一側的一個矩形區域，其長度為80m-110m，寬度為道路寬度。

3.一種基于權利要求1所述的人行橫道信號燈自適應控制系統的人行橫道信號燈自適應控制方法，所述方法具體包括以下步驟：

(1).用攝像機作為視頻采集模塊，通過攝像機實時采集本路段道路的圖像信息；

(2).根據行人過街所需最短綠燈時間和車輛行駛速度設置所采集路段道路圖像的被檢測區域的范圍；

(3).對設置的被檢測區域范圍內的圖像進行處理，通過進行圖像預處理、背景模型建立和更新，然后再進行圖像分割，得到車輛在圖像中的像素集，根據車輛的圖像像素是否達到閾值來判斷該區域車輛存在狀況；

(4).設定車輛通行綠燈時間和行人通行綠燈時間，如果檢測區域內無車輛存在，車輛信號燈為紅燈，行人信號燈為綠燈，直到檢測區域內出現車輛；如果檢測區域內有車輛存在，車輛信號燈為綠燈，行人信號燈為紅燈，直到車輛通行的最大綠燈時間；

(5).重復循環(3)-(4)。

4.根據權利要求3所述的信號燈自適應控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中設置所采集本路段道路圖像的被檢測區域范圍的方法是：

(1)利用圖像標定技術求解出世界坐標系中實際距離與數字圖像坐標系中像素位置之間的關系的相關參數，所述相關參數包括攝像機高度H和攝像?機的角度與水平線的夾角α，H和α是一個已經知道的外部參數，以及綜合反映攝像機的內部特性的參數a，b；

(2)根據人行橫道長度及行人過街步行速度確定行人過街所需最短綠燈時間，采用公式L人行橫道長度，ν_r行人過街步行速度，G_min為行人過街所需最短綠燈時間；

(3)以人行橫道附近機動車平均速度和行人過街所需最短綠燈時間的乘積值作為需要設置的被檢測區域的長度，被檢測區域的寬度選取街道的寬度，所述被檢測區域設置在人行橫道線的車輛駛來方向一側，再根據實際距離與圖像中像素位置之間的關系，從圖像中劃分出相應的圖像區域作為被檢測區域。