[發明專利]倒計時交通信號燈狀態檢測方法及基于此方法的監控系統

在審

• 申請號: 201610941081.4
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN107993470A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 磨少清;宋裕慶;關志偉;張蕊
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: G08G1/097
• 分類號: G08G1/097
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于視頻的倒計時交通信號燈狀態識別方法,其特征在于,包含以下步驟:

第一步，獲取待處理信號燈的當前幀圖像；

第二步， 獲取當前幀中信號燈區間；

第三步，識別信號燈顏色屬性；

第四步，判斷有無顏色錯誤，若信號燈呈現紅、綠、黃之外的顏色，則將錯誤信息發給管理中心；

第五步， 若無顏色錯誤，對路口各相位的信號燈顏色進行邏輯運算，以判斷有無相位間的顏色沖突，若有沖突則將信息發送到管理中心，否則進行倒計時字符識別；

第六步，對信號燈倒計時字符圖像進行預處理；

第七步，通過模糊PCA識別方法識別倒計時字符并判斷字符是否存在缺陷，若字符存在缺陷則將信息傳送到管理中心，否則進行時序判斷；

第八步，對同一信號燈相鄰兩幀的識別結果進行判斷是否存在時序混亂，若時序混亂則將混亂信息發送到管理中心，否則進行下一步；

第九步，協同判斷同一路口的各相位的倒計時時間是否存在沖突，若存在沖突，則將沖突信息發送到管理中心，否則返回第一步；

其中，所述的識別信號燈顏色屬性是聯合RGB和HSI兩顏色空間實現的，其進一步包括下列步驟：

(1) 在RGB空間中計算每一像素的R、G、B三分量的最大差值，根據最大差值將像素分為彩色和非彩色兩類像素；

(2) 計算信號燈區間中彩色像素的比例，若彩色像素的比例小于給定的閾值，則認為當前信號燈顏色錯誤，否則將信號燈區間圖像轉換到HSI空間；

(3) 計算彩色像素的H分量的直方圖，統計以峰值為中心、與峰值偏離小于給定閾值T₃的主顏色均值，根據主顏色均值到標準紅色（H=0）、黃色（H=0.1667）、綠色（H=0.3333）的距離，判斷信號燈的顏色是紅、黃、綠或其他顏色，如果是其他顏色，則認為當前信號燈顏色錯誤；

其中，所述的模糊PCA識別方法過程如下：

(1)收集倒計時字符組的樣本集，計算它們的模糊度并根據模糊度分成子集；

(2)對每個子集分別生成每個字符組的PCA子空間投影矩陣；

(3)計算當前待識別的字符組的模糊度并據此選擇相應的子集，進而分別計算待識別字符組在各子空間的投影殘差距離，取得最小殘差距離且距離小于給定閾值的子類即為識別結果。

2.根據權利要求1所述的基于視頻的倒計時交通信號燈狀態識別方法，其特征在于，所述的顏色特征根據彩色主顏色，將待識別的顏色分為紅、黃、綠和其他顏色，有效地克服了不同光照條件下的信號燈反光、顏色泛化的問題。

3.根據權利要求1所述的基于視頻的倒計時交通信號燈狀態識別方法，其特征在于，所述的模糊PCA識別方法根據模糊程度將字符組分成不同的子集，并通過主成分分析方法生成投影矩陣，以此刻畫對應字符組的特征，最后根據待識別字符的模糊度選擇相應的子集進行識別，克服了不同成像條件下獲取的圖像模糊而導致的識別率不高的問題。

4.一種基于視頻的倒計時交通信號燈狀態監控系統，其特征在于，包含攝像機單元、工業控制計算機、網絡設備和計算機監控系統，所述攝像機單元安裝在路口的信號燈桿上或龍門架上，所述工業控制計算機安裝在路旁的供電箱內，所述的攝像機單元與工業控制計算機通過網線連接，所述工業控制計算機通過網絡設備與計算機監控系統連接，所述工業控制計算機接收攝像機單元拍攝的圖像序列，通過機器視覺的方法識別信號燈狀態，并通過網絡單元傳到計算機監控系統。

5.如權利要求4所述的基于視頻的倒計時交通信號燈狀態監控系統，其特征在于，攝像機單元包含多個分別用于采集路口各方向信息的高清攝像機，用于采集相應方向的信號燈。

6.如權利要求4所述的基于視頻的倒計時交通信號燈狀態監控系統，其特征在于，一臺工業控制計算機檢測一路口的所有信號燈狀態，實現各信號燈顏色、倒計時時序、相位顏色和時間沖突的檢測。