[發(fā)明專利]基于圖像處理的交通信號(hào)智能控制系統(tǒng)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010152473.5
• 申請(qǐng)日: 2010-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN101840637A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董金秋;蔣蓁;彭為
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G1/07
• 分類號(hào): G08G1/07;G08G1/08;G08G1/096;H04N5/335
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一個(gè)基于圖像處理的交通信號(hào)智能控制系統(tǒng)及方法。該智能控制系統(tǒng)的控制方法是根據(jù)圖像傳感器拍攝的道路情況，分析出車流量大小，自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整交通燈燈亮?xí)r間，從而大大提高道路通行能力，緩解交通阻塞，節(jié)約等待時(shí)間。該智能控制系統(tǒng)及方法具有可靠性高，實(shí)時(shí)性好，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，能提高城市交通智能控制的水平，具有較大的實(shí)際應(yīng)用前景。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)人民生活水平的提高，城市各種車輛，如出租車、私人汽車等，急劇增加，以致城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度跟不上迅速增長(zhǎng)的交通需求。交通管理技術(shù)水平低，導(dǎo)致交通擁擠、交通事故、環(huán)境污染以及能源燃料浪費(fèi)等問題。以北京市為例，近幾年來，北京的汽車擁有量每年平均遞增率超過15％，個(gè)別年份甚至接近20％，而道路長(zhǎng)度和道路面積的年平均增加率分別僅為1.2％和3.7％，給交通帶來巨大壓力。

目前十字路口的紅綠燈一般是根據(jù)路口車輛的多少預(yù)設(shè)固定的紅綠燈轉(zhuǎn)換周期。也就是說，不管在交通擁擠的大流量還是交通正常時(shí)的普通流量，都是采用相同的紅綠燈信號(hào)周期。這種固定分配紅綠燈時(shí)間的方法會(huì)導(dǎo)致有些方向車輛早已行完，而另外方向車輛排長(zhǎng)隊(duì)等待綠燈，致使交通效率大大降低。

高效的交通燈智能控制系統(tǒng)是解決城市交通問題的關(guān)鍵。目前，國(guó)外的控制系統(tǒng)有英國(guó)transyt交通信號(hào)控制系統(tǒng)，澳大利亞scat系統(tǒng)，英國(guó)scoot系統(tǒng)，意大利utopia/spot系統(tǒng)。但是外國(guó)進(jìn)口信號(hào)交通費(fèi)用十分昂貴。國(guó)內(nèi)也展開了這方面的研究。楊顯富和彭志剛等人提出了通過對(duì)車流數(shù)的檢測(cè)來確定各車道的放行時(shí)間。對(duì)于車流信息的采集，有的是采用環(huán)形線圈傳感器；有的是采用電感式接近傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一個(gè)基于圖像處理的交通信號(hào)智能控制系統(tǒng)及方法。該智能控制系統(tǒng)的控制方法是根據(jù)圖像傳感器拍攝的道路情況，分析出道路上的車流量大小，在此基礎(chǔ)上自動(dòng)調(diào)整交通燈燈亮?xí)r間，提高道路通行效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：

本發(fā)明基于圖像處理的交通信號(hào)智能控制系統(tǒng)及方法，由圖像傳感器實(shí)時(shí)拍攝道路路況，采用二值化處理電路處理CCD圖像處理器的輸出信號(hào)變成二值化信號(hào)，再由單片機(jī)自動(dòng)讀入數(shù)據(jù)，判斷各車道車流排隊(duì)長(zhǎng)度，從而確定車道通行時(shí)間的分配。該智能控制系統(tǒng)及方法能夠?qū)崿F(xiàn)紅綠燈亮燈時(shí)間的靈活自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免了時(shí)間分配不合理情況的出現(xiàn)，縮短了等待通行的時(shí)間，提高了道路的通行效率，使得交通控制更為人性化。

該智能控制系統(tǒng)由信號(hào)控制器、圖像處理器、CCD圖像傳感器、交通信號(hào)燈、數(shù)碼顯示管五部分組成。

系統(tǒng)工作原理：首先由CCD圖像傳感器來拍攝各車道上車輛通行情況。CCD圖像傳感器采集的信息經(jīng)圖像處理器二值化處理后，送入信號(hào)控制器。信號(hào)控制器對(duì)讀取的信號(hào)進(jìn)行分析處理后自動(dòng)輸出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)交通燈的控制和數(shù)碼顯示管的控制。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于圖像處理的交通信號(hào)智能控制系統(tǒng)，包括CCD圖像傳感器，其特征在于所述CCD圖像傳感器經(jīng)圖像處理器連接一個(gè)信號(hào)控制器，所述信號(hào)控制器連接交通信號(hào)燈和數(shù)碼顯示管；CCD圖像傳感器拍攝各車道車輛排隊(duì)情況，經(jīng)過圖像處理器二值化處理后，送入信號(hào)控制器進(jìn)行處理；信號(hào)控制器在對(duì)讀入數(shù)據(jù)分析處理后，發(fā)出指令去控制交通信號(hào)燈亮燈變化及數(shù)碼顯示管時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示。

上述系統(tǒng)中，采用位于四個(gè)方向的4個(gè)CCD圖像傳感器來采集4個(gè)方向車道的車流量數(shù)據(jù)，4個(gè)圖像處理器來處理CCD圖像傳感器的采集數(shù)據(jù)，處理結(jié)果送入信號(hào)控制器進(jìn)行比較分析，最后控制信號(hào)輸出到相應(yīng)的4個(gè)交通信號(hào)燈和4個(gè)數(shù)碼顯示管進(jìn)行控制，四個(gè)交通信號(hào)燈為直行綠燈、紅燈、黃燈和左行綠燈。

上述系統(tǒng)中，所述信號(hào)控制器是一個(gè)單片機(jī)連接一個(gè)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路和一個(gè)交通燈驅(qū)動(dòng)電路；信號(hào)控制器接收到圖像處理器的輸入信號(hào)，經(jīng)過處理后，向數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路和交通燈驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制命令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通信號(hào)燈和數(shù)碼顯示管的智能控制。

一種基于圖像處理的智能控制方法，采用上述系統(tǒng)進(jìn)行控制，其特征在于，考慮到不同時(shí)期——節(jié)假日時(shí)期、上班高峰期，車流量變化較大，將亮燈周期分為3個(gè)層次：短周期、中周期、長(zhǎng)周期，周期時(shí)間由經(jīng)驗(yàn)而定。其中，紅綠燈亮燈周期的短周期最短，適用于車流量稀少的情況，車隊(duì)長(zhǎng)度不是很長(zhǎng)；長(zhǎng)周期最長(zhǎng)，適用于車流量繁忙的情況，車隊(duì)長(zhǎng)度較長(zhǎng)。每個(gè)周期都對(duì)應(yīng)一個(gè)紅綠燈亮燈時(shí)間。具體操作步驟為：