CN102117545A - 智能交通信号灯控制***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能交通信号灯控制***及其控制方法，其中控制***包括视频采集模块、视频分析模块、中央处理模块及控制输出模块；所述视频分析模块的传输端口依次分别接视频采集模块及中央处理模块的传输端口；所述控制输出模块的端口接中央处理模块的端口；控制方法包括：1)若南北方向车辆已经走空，则南北方向左转通行；2)若南北方向左转车辆已经走空，则东西方向通行；3)若东西方向车辆已经走空，则东西左转通行；4)若东西左转车辆已经走空，则南北方向通行。本发明***可达到全面图形监视，实现组态容易、简单、可扩展性好，兼容性好，操作简捷，实时性强，***稳定，可靠性高。

Description

智能交通信号灯控制***及其控制方法
技术领域
本发明属交通指挥管理***领域，尤其涉及一种智能交通信号灯控制***及其控制方法。
背景技术
现在城市里的交通信号灯大多为数年前建设安装的，当时城市是行人和车流量都比较少，交通信号灯按固定时间周期来变化指挥交通，对车辆和行人的通行影响不大。而近几年来，随着经济的迅猛发展，机动车量不断增加，原有交通信号灯的装置，已不能满足现在车辆和行人通行的需求，现有的交通信号灯存在许多不合理的问题。如：当车辆遇到红灯等待信号的时候，绿灯通行方向没有车辆通过，或者车辆通过完毕信号灯不能及时转换，导致红灯方向的车辆或行人无用的等待，造成交通拥堵，这样既延长了车辆等待时间，又浪费了燃油，还增加了城市的空气污染。目前城市道路的交通阻塞，交通环境污染，交通治安混乱等一系列问题，在一定程度上都是因为现有的交通信号灯指挥不合理造成的，这严重影响着社会经济发展和人民的生活秩序，因此交通信号管理***的升级改造是刻不容缓的。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种成本低廉，可扩展性好，可靠性高，具有检测复杂交通路况能力，可有效提高道路车辆通行效率，缓解道路交通拥堵，减轻驾驶疲惫，减少交通事故，改善道路交通环境且节约交通能源的智能交通信号灯控制***。本发明还提供一种与上述***相配套的智能交通信号灯控制方法。
为达到上述目的，本发明是这样实现的：
一种智能交通信号灯控制***，它包括视频采集模块、视频分析模块、中央处理模块及控制输出模块；所述视频分析模块的传输端口依次分别接视频采集模块及中央处理模块的传输端口；所述控制输出模块的端口接中央处理模块的端口；
所述视频采集模块用于捕捉路口区域及各驶离方向道路交通的图像信息；
所述视频分析模块将视频采集模块捕捉的视频数据进行分析整理，判断路口区域有无车辆或行人等待，并将结果传入中央处理模块；
所述中央处理模块将视频分析模块的数据进行分析，据此判断路口区域车辆或行人的通行状态，生成控制逻辑，并将逻辑控制信号传输至控制输出模块；
所述控制输出模块依据***生成的控制逻辑控制信号灯的变化，保证同一方向信号灯的变化相同，并排除各个方向绿灯的同时出现。
作为一种优选方案，本发明所述中央处理模块采用嵌入式单板机。
作为另一种优选方案，本发明所述视频采集模块可采用全景式摄像机。
进一步地，本发明所述中央处理模块设有模式设置部分及人工操作部分；所述模式设置部分用于设定红绿灯的工作参数；所述人工操作部分用于进行人工开关的操作，若启动人工操作部分，红绿灯则进入人工操作控制状态。
智能交通信号灯控制***所采用的控制方法，可按如下步骤依次实施：
(1)默认南北方向通行，东西方向禁止通行；
(2)若南北方向车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则南北方向左转通行；
(3)若南北方向左转车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则东西方向通行；
(4)若东西方向车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则东西左转通行；
(5)若东西左转车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则南北方向通行。
作为一种优选方案，本发明所述最大放行时间20秒≤Tmax≤40秒。
本发明***可达到全面图形监视，实现组态容易、简单、可扩展性好，兼容性好，操作简捷，实时性强，***稳定，可靠性高。
智能交通信号灯管理***的出现，使交通路口的信号灯不再是按一天24小时固定的周期变化，而是根据交通路口各方向车流量和行人的多少及有无，实时变化指挥交通。通过采用视频检测技术，本发明可对交叉路口车辆通行、行人过街，以及环路出入口道路上的交通流量进行实时检测，快速准确地了解控制区域内的道路交通状况，并根据实际情况迅速调整信号灯的变化，凭借技术手段指挥交通，减少交通拥堵情况的发生。依靠视频图象分析技术，通过分析交通路口的实际情况，控制交通信号灯指挥交通，本发明实现了有车的方向是绿灯，无车的方向是红灯；交通路口通行量提高40～60％，车辆的等待时间平均缩短了40％左右。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
图1为本发明的***结构原理框图；
图2为本发明的控制方法流程框图。
具体实施方式
如图1所示，智能交通信号灯控制***，它包括视频采集模块、视频分析模块、中央处理模块及控制输出模块；所述视频分析模块的传输端口依次分别  接视频采集模块及中央处理模块的传输端口；所述控制输出模块的端口接中央处理模块的端口；
所述视频采集模块用于捕捉路口区域及各驶离方向道路交通的图像信息；
所述视频分析模块将视频采集模块捕捉的视频数据进行分析整理，判断路口区域有无车辆或行人等待，并将结果传入中央处理模块；
所述中央处理模块将视频分析模块的数据进行分析，据此判断路口区域车辆或行人的通行状态，生成控制逻辑，并将逻辑控制信号传输至控制输出模块；
所述控制输出模块依据***生成的控制逻辑控制信号灯的变化，保证同一方向信号灯的变化相同，并排除各个方向绿灯的同时出现。
所述中央处理模块采用嵌入式单板机。所述视频采集模块采用全景式摄像机。所述中央处理模块设有模式设置部分及人工操作部分；所述模式设置部分用于设定红绿灯的工作参数；所述人工操作部分用于进行人工开关的操作，若启动人工操作部分，红绿灯则进入人工操作控制状态。
参见图2所示，智能交通信号灯控制***所采用的控制方法，可按如下步骤依次实施：
(1)默认南北方向通行，东西方向禁止通行；
(2)若南北方向车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则南北方向左转通行；
(3)若南北方向左转车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则东西方向通行；
(4)若东西方向车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则东西左转通行；
(5)若东西左转车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则南北方向通行。
上述步骤中所涉及的最大放行时间：Tmax＝30秒。
交通信号灯或红绿灯控制的是否合理是影响道路路口通行能力的一个重要因素。本发明在实际控制时，当东西方向是绿灯，通过车辆和行人已经走空，南北方向有人或者有车辆在等待时，信号灯立即变为东西方向为红灯，南北方向为绿灯通行。
当南北方向是绿灯，通行车辆和行人已经走空，  东西方向有人或者有车辆在等待时，信号灯立即变为南北方向为红灯，东西方向为绿灯通行。
当一个方向是绿灯，并且一直有车辆或行人通行时，而另一个方向没有车辆也没有行人等待，这时绿灯方向的信号灯保持不变，让有车辆或有行人的方向继续通行，当南北方向和东西方向都有车辆或行人都很多时，按设定的时间控制交通信号灯。
本发明智能交通信号灯控制***具有如下特点：
(1)具有检测复杂交通路况的能力
利用全方位摄像机动态拍摄路***通状况，采用核心视觉技术，分别检测机动车、非机动车、行人的交通动态信息，如左转、右转、直行等不同情况、为合理控制交通信号灯的变化时间提供数据。
(2)成本低廉，维护方便，可靠性高
由于***摒弃了传统的控制模式，实现***模块化安装方式，因此该***安装简单，维护方便，本***不但适用于新路口的安装，也使用于在用信号灯路口的升级改造；同时由于***基于视频采集技术，***决策部分和信号灯控制部分相对独立，当决策***出现故障时，***自动切换到控制模块独立运行状态，待决策部分自恢正常工作复后，***自动回复到智能控制状态，避免了因信号灯出现故障影响交通的情况发生。
(3)社会综合效益显著
目前从经济的发展来看，机动车将会不断增加，普及智能交通信号灯是必要的，具有独立运行的低成本单路口智能交通信号灯控制***，一方面可以根据不同路口的实际情况指挥交通，另一方面以较低的投入成本，实现最佳交通指挥效果，最终建设出城市智能交通控制***。
本***基于核心视觉控制技术和识别技术，利用路口的视频采集***，动态实时获得路况的动态信息，通过决策分析模块给出合理的本地交通引导信息，指导当前交通信号灯时间配比，达到单点动态控制的目的。
主控逻辑
信号灯变换原则：信号灯变换按时间顺序进行控制，可以通过设置来改变信号变换的时间。在保证时序控制的基础上，当通行方向已经无车则信号灯立即变为左转通行。当左转方向无车时，信号灯变为另一方向通行。
下面以一个四个路口的交通岗为例进行说明：
首先要在四个路口安放摄像机，并设置车辆告警区域。当车辆驶入告警区域时***会接到一条车辆驶入的告警信息。当绿灯放行30秒钟通行方向无车辆驶入告警时***认为车辆已经走空。
程序初始运行时，会先默认南北通行。东西方向禁止通行。
当南北通行时车辆已经走空时，左转方向有车等待则提前转入左转信号。
当南北通行时车辆已经走空时，左转方向没有车等待，东西方向有车等待，信号灯直接变为东西能行，南北等待。
当南北通行时，左转车辆已经走空，东西方向有车等待时。信号灯变为东西通行，南北等待。
当南北通行时，已经到达最大等待时间，车还没走完，东西方向或者左转方向有车等待时同样改变信号。
当南北通行时，左转和东西方都无车等待。则南北方向一直保持通行状态不变。
东西方向通行时的逻辑，可以参照南北方向的。
可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种智能交通信号灯控制***，其特征在于，包括视频采集模块、视频分析模块、中央处理模块及控制输出模块；所述视频分析模块的传输端口依次分别接视频采集模块及中央处理模块的传输端口；所述控制输出模块的端口接中央处理模块的端口；
所述视频采集模块用于捕捉路口区域及各驶离方向道路交通的图像信息；
所述视频分析模块将视频采集模块捕捉的视频数据进行分析整理，判断路口区域有无车辆或行人等待，并将结果传入中央处理模块；
所述中央处理模块将视频分析模块的数据进行分析，据此判断路口区域车辆或行人的通行状态，生成控制逻辑，并将逻辑控制信号传输至控制输出模块；
所述控制输出模块依据***生成的控制逻辑控制信号灯的变化，保证同一方向信号灯的变化相同，并排除各个方向绿灯的同时出现。
2.根据权利要求1所述的智能交通信号灯控制***，其特征在于：所述中央处理模块采用嵌入式单板机。
3.根据权利要求2所述的智能交通信号灯控制***，其特征在于：所述视频采集模块采用全景式摄像机。
4.根据权利要求1～3之任一所述的智能交通信号灯控制***，其特征在于：所述中央处理模块设有模式设置部分及人工操作部分；所述模式设置部分用于设定红绿灯的工作参数；所述人工操作部分用于进行人工开关的操作，若启动人工操作部分，红绿灯则进入人工操作控制状态。
5.根据权利要求4所述智能交通信号灯控制***所采用的控制方法，其特征在于，按如下步骤依次实施：
(1)默认南北方向通行，东西方向禁止通行；
(2)若南北方向车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则南北方向左转通行；
(3)若南北方向左转车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则东西方向通行；
(4)若东西方向车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则东西左转通行；
(5)若东西左转车辆已经走空或达到最大放行时间Tmax，则南北方向通行。
6.根据权利要求5所述智能交通信号灯控制***所采用的控制方法，其特征在于：所述最大放行时间：20秒≤Tmax≤40秒。
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