CN109215358A - 基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法和***，包括：获取检测范围内来向车辆的行驶参数，获取交通信号灯变换参数，通过所述行驶参数和所述变换参数判断所述来向车辆中是否有闯红灯意向的目标车辆；若有，则激活摄像机，利用所述摄像机获取所述目标车辆的图像信息并将所述图像信息传至中央处理器做图像处理，找到所述目标车辆的当前位置和所述目标车辆的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置；同时激活全息投影仪和承载所述全息投影仪的数控台，所述数控台根据所述行驶参数和所述目标车辆的当前位置找到所述目标车辆的实时位置，并根据所述实时位置调整姿态，使所述全息投影仪的全息投影落在所述前挡风玻璃的前方空中。

Description

基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法和***

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法和***。

背景技术

在我国现实生活中，信号交叉口普遍存在着来向车辆或行人闯红灯的现象，而且全国各地都因驾驶员在交叉口处闯红灯、抢黄灯而发生了多起严重的交通事故，给行人以及目标车辆的安全造成了巨大的威胁。根据2004、2005两年的北京市交通事故统计数据显示，50％以上的市区交通事故发生在交叉口，超过30％的郊区交通事故发生在交叉口。

信号交叉口处发生的交通安全事故主要有以下三类：①抢黄灯、闯红灯；②在有导向车道的交叉路口，违章变更车道；③左转弯目标车辆以及右转弯目标车辆的驶入。其中，驾驶员抢黄灯、闯红灯所引发的交通事故所占比例最大，而且，在闯红灯的事故中驾驶员无意闯红灯占绝大多数。

导致驾驶员无意闯红灯的原因有：①信号灯配时不合理，黄灯时间过短。不少驾驶员认为黄灯是转变红灯的前奏，是合法快速通过交叉口的“信号”，见到黄灯就加油提速，往往还未行驶到路口停车线6，黄灯变为红灯，这时又忙于紧急制动使后方目标车辆措手不及，从而发生追尾事故；②驾驶员因注意力不集中而忽略了红绿灯的指示。

在中国大城市中，针对驾驶员闯红灯的现象，所采取的解决措施主要有以下两种方法：①安装“电子警察”违章抓拍等电子设施，加大对驾驶员闯红灯的执法与惩罚力度，信号灯的本职目的是确保交通畅通和交通安全，采用监拍和惩处的手段并不是最佳措施；②配置交通协管员和交警进行现场的执法与管理，但是这样既会增加交通协管员和交警的工作量，而且还需要大量的交通协管员和交警参与其中。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法和***，采用更加醒目的全息投影来警示有闯红灯意向的目标车辆不要闯红灯。

本发明的实施例提供一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，包括：

获取检测范围内来向车辆的行驶参数，获取交通信号灯变换参数，通过所述行驶参数和所述变换参数判断所述来向车辆中是否有闯红灯意向的目标车辆；

若有，则激活摄像机，利用所述摄像机获取所述目标车辆的图像信息并将所述图像信息传至中央处理器做图像处理，找到所述目标车辆的当前位置和所述目标车辆的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置；同时激活全息投影仪和承载所述全息投影仪的数控台，所述数控台根据所述行驶参数和所述目标车辆的当前位置找到所述目标车辆的实时位置，并根据所述实时位置调整姿态，使所述全息投影仪的全息投影落在所述前挡风玻璃的前方空中。

进一步地，所述行驶参数包括所述来向车辆的车速v、来向车辆距停车线的距离L和来向车辆的平均加速度a，所述变换参数包括绿灯剩余时长T₁和黄灯时长T₂，计算在时间t内，所述目标车辆的行驶距离S，S＝vt+at²/2，其中，t＝T₁+T₁，若S﹥L，则该来向车辆为目标车辆。

进一步地，所述全息投影仪的投影持续时间

进一步地，利用图像识别算法来获取所述图像信息中所述目标车辆的前挡风玻璃的位置，对所述图像信息中的所述前挡风玻璃进行建模，利用BP网络神经模型来定位司机所在位置，所述全息投影仪的全息投影落在的位置为落影点，所述落影点在所述前挡风玻璃外且正对所述司机所在位置。

进一步地，所述数控台根据所述目标车辆的行驶参数旋转使所述落影点具有与所述目标车辆相同的行驶参数。

进一步地，使用设于城市信号交叉口的雷达传感器来获取所述来向车辆的行驶参数。

本发明的实施例提供一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向***，包括

控制器，与交通信号灯连接，用于设定所述交通信号灯的变换频率和获取所述交通信号灯的变换参数；

雷达传感器，设于城市信号交叉口，通过发射和接收雷达来获取检测范围内来向车辆的行驶参数；

摄像机，设于城市信号交叉口，被激活后用于获取所述来向车辆中有闯红灯意向的目标车辆的图像信息；

全息投影仪，设于城市信号交叉口，被激活后发出具有交通警示作用的全息投影；

数控台，承载所述全息投影仪，被激活后携带所述全息投影仪运动；

中央处理器，连接所述控制器、所述雷达传感器、所述摄像机、所述全息投影仪和所述数控台，所述中央处理器根据所述变换参数和所述行驶参数判断是否激活所述摄像机、所述全息投影仪和所述数控台，若所述摄像机被激活，则所述中央处理器获取所述图像信息，并通过处理所述图像信息找到所述目标车辆的当前位置和所述目标车辆的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置；所述数控台被激活后，所述中央处理器通过获取的所述行驶参数和所述目标车辆的当前位置找到所述目标车辆的实时位置并控制所述数控台运动，使所述全息投影仪对准所述目标车辆的前挡风玻璃的前方空中。

进一步地，所述行驶参数包括所述来向车辆的车速v、来向车辆距停车线的距离L和来向车辆的平均加速度a，所述变换参数包括绿灯剩余时长T₁和黄灯时长T₂，计算在时间t内，所述来向车辆的行驶距离S，S＝vt+at²/2，其中，t＝T₁+T₁，若S﹥L，则该来向车辆为目标车辆。

进一步地，所述全息投影仪的投影持续时间

进一步地，所述全息投影仪被激活时，司机在反应时间T₀内行驶的距离为S1：

S1＝[v₁ ²-v²]/(2a) (1)

v₁＝v+aT₀ (2)

T₀为司机对全息投影的反应时间，v₁为反应时间T₀结束时的速度，在所述全息投影仪的投影持续时间T₃内，所述目标车辆的行驶距离S2，

S2＝[v₂ ²-v₁ ²]/(2b)＝L-S1 (3)

v₁+bT3＝v₂＝0 (4)

投影持续时间T3结束时，所述目标车辆到达停车线，且速度v₂为0，b为反应时间结束后所述目标车辆的新的平均加速度，

v₁+bT3＝v₂＝0 (5)

所述目标车辆到达所述停车线时，红灯亮，即

t＝T₀+T3 (6)

求解公式(1)至(6)得出投影持续时间

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：利用本发明所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法和***，从众多来向车辆中找出有闯红灯意向的目标车辆，然后对目标车辆进行全息投影，使带有具有交通警示作用的全息投影落在所述目标车辆的前挡风玻璃前方的空中，以提示所述目标车辆中的司机注意减速、不要闯红灯，从而代替交通协管员和交警来警示和指挥所述目标车辆的司机，并且因直接且有针对性的警示所述目标车辆来预防闯红灯事件的发生，能够极大的降低闯红灯的概率，提高交通安全系数，实现对司机的导向和引导作用。

附图说明

图1是本发明一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法的流程图；

图2是本发明一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向***的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图2，本发明的实施例提供了一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向***，包括交通信号灯2、控制器、雷达传感器3、摄像机4、全息投影仪5、数控台和中央处理器。

所述交通信号灯2、所述雷达传感器3和所述摄像机4均设于城市信号交叉口，所述控制器设于承载所述交通信号灯2的机箱当中，且与所述交通信号灯2连接，用于设定所述交通信号灯2的变换频率和获取所述交通信号灯2的变换参数，所述变换参数包括红灯、绿灯和黄灯中每一灯灯亮时长和已经亮灯的灯的由亮转灭的剩余时长等，在本实施例中，需要获取的所述变换参数包括绿灯剩余时长T₁和黄灯时长T₂。所述雷达传感器3通过发射和接收雷达来获取检测范围内来向车辆1的行驶参数，所述行驶参数包括在其检测范围内的所述来向车辆的车速v、来向车辆距停车线6的距离L和来向车辆的平均加速度a。所述控制器、所述雷达传感器3、所述摄像机4、所述全息投影仪5和所述数控台均与所述中央处理器连接，所述中央处理器接收所述控制器获取的所述变换参数和所述雷达传感器3获取的行驶参数后，判断检测范围内众多来向车辆中是否有闯红灯意向的目标车辆11，若有，则激活所述摄像机4、所述数控台和所述全息投影仪5。

所述摄像机4被激活后用于获取所述来向车辆1中有闯红灯意向的所述目标车辆11的图像信息。所述数控台承载所述全息投影仪5，所述数控台被激活后携带所述全息投影仪5运动使所述全息投影仪5的投影镜头对准所述目标车辆11的前挡风玻璃的前方空中。

所述全息投影仪5采用了全息投影技术，全息投影技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实三维图像的技术。该技术第一步是利用干涉原理记录物体光波信息：被摄物体在激光辐照下形成漫射式的物光束，另一部分激光作为参考光束射到全息底片上，和物光束叠加产生干涉，把物体光波上各点的位相和振幅转换成在空间上变化的强度，从而利用干涉条纹间的反差和间隔将物体光波的全部信息记录下来。记录着干涉条纹的底片经过显影、定影等处理程序后，便成为一张全息图。第二步是利用衍射原理再现物体光波信息：全息图在相干激光照射下，衍射光波一般可给出两个象一原始象和共轭象，再现被拍摄物体的真实图像。

再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

所述全息投影仪5将具有交通警示作用的图像或者影像投影至所述目标车辆11的司机的正前方，该全息投影相对于其他交通指示牌和所述交通信号灯2，更加醒目，更能引起司机的注意，更能提高司机的警觉性。

具体的，所述中央处理器根据所述行驶参数(来向车辆的车速v、来向车辆距停车线6的距离L和来向车辆的平均加速度a)，和所述变换参数(绿灯剩余时长T₁和黄灯时长T₂)，计算在时间t内所述来向车辆1的行驶距离S，S＝vt+at²/2，其中，t＝T₁+T₁，若S﹥L，则该来向车辆1为具有闯红灯意向的目标车辆11。这时所述中央处理器激活所述摄像机4、所述数控台和所述全息投影仪5。

所述摄像机4被激活后，所述中央处理器获取所述图像信息，并通过处理所述图像信息找到所述目标车辆11的当前位置和所述目标车辆11的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置。利用图像识别算法来获取所述图像信息中所述目标车辆的前挡风玻璃的位置，对所述图像信息中的所述前挡风玻璃进行建模，利用BP网络神经模型来定位司机所在位置。所述全息投影仪的全息投影落在的位置为落影点，所述落影点在所述前挡风玻璃外且正对所述司机所在位置。

所述数控台被激活后，所述中央处理器通过获取的所述行驶参数(所述目标车俩的速度、加速度和行驶时间)和所述目标车辆11的当前位置找到所述目标车辆11的实时位置并控制所述数控台运动，所述数控台旋转使所述落影点具有与所述目标车辆相同的行驶参数，即使所述落影点在所述目标车辆的行驶方向上与所述目标车辆保持相对静止，并且使所述全息投影落在所述目标车辆的前挡风玻璃的前方空中，并位于所述目标车辆11的司机的正前方。

所述全息投影仪5被激活时，司机在反应时间T₀内行驶的距离为S1：

S1＝[v₁ ²-v²]/(2a) (1)

v₁＝v+aT₀ (2)

T₀为司机和所述摄像机4对全息投影的反应时间，v₁为反应时间T₀结束时的速度，在所述全息投影仪5的投影持续时间T₃内，所述目标车辆11的行驶距离S2，

S2＝[v₂ ²-v₁ ²]/(2b)＝L-S1 (3)

v₁+bT3＝v₂＝0 (4)

投影持续时间T3结束时，所述目标车辆11到达停车线6，且速度v₂为0，b为反应时间结束后所述目标车辆的新的平均加速度，

v₁+bT3＝v₂＝0 (5)

所述目标车辆11到达所述停车线6时，红灯亮，即：

t＝T₀+T3 (6)

求解公式(1)至(6)得出投影持续时间

本实施例中，使用设于城市信号交叉口的雷达传感器来获取所述来向车辆的行驶参数，优选每一车道上设有一或者多个所述全息投影仪。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，包括：

获取检测范围内来向车辆的行驶参数，获取交通信号灯2变换参数，通过所述行驶参数和所述变换参数判断所述来向车辆中是否有闯红灯意向的目标车辆11；

若有，则激活摄像机4，利用所述摄像机4获取所述目标车辆11的图像信息并将所述图像信息传至中央处理器做图像处理，找到所述目标车辆11的当前位置和所述目标车辆11的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置；同时激活全息投影仪5和承载所述全息投影仪5的数控台，所述数控台根据所述行驶参数和所述目标车辆的当前位置找到所述目标车辆11的实时位置，并根据所述实时位置调整姿态，使所述全息投影仪5的全息投影落在所述前挡风玻璃的前方空中。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：利用本发明所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，从众多来向车辆中找出有闯红灯意向的目标车辆，然后对目标车辆进行全息投影，使带有具有交通警示作用的全息投影落在所述目标车辆的前挡风玻璃前方的空中，以提示所述目标车辆中的司机注意减速、不要闯红灯，从而代替交通协管员和交警来警示和指挥所述目标车辆的司机，并且因直接且有针对性的警示所述目标车辆来预防闯红灯事件的发生，能够极大的降低闯红灯的概率，提高交通安全系数，实现对司机的导向和引导作用。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于,包括：

获取检测范围内来向车辆的行驶参数，获取交通信号灯变换参数，通过所述行驶参数和所述变换参数判断所述来向车辆中是否有闯红灯意向的目标车辆；

若有，则激活摄像机，利用所述摄像机获取所述目标车辆的图像信息并将所述图像信息传至中央处理器做图像处理，找到所述目标车辆的当前位置和所述目标车辆的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置；同时激活全息投影仪和承载所述全息投影仪的数控台，所述数控台根据所述行驶参数和所述目标车辆的当前位置找到所述目标车辆的实时位置，并根据所述实时位置调整姿态，使所述全息投影仪的全息投影落在所述前挡风玻璃的前方空中。

2.如权利要求1所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：所述行驶参数包括所述来向车辆的车速v、来向车辆距停车线的距离L和来向车辆的平均加速度a，所述变换参数包括绿灯剩余时长T₁和黄灯时长T₂，计算在时间t内，所述来向车辆的行驶距离S，S＝vt+at²/2，其中，t＝T₁+T₁，若S﹥L，则该来向车辆为目标车辆。

3.如权利要求2所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：所述全息投影仪的投影持续时间

4.如权利要求1所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：利用图像识别算法来获取所述图像信息中所述目标车辆的前挡风玻璃的位置，对所述图像信息中的所述前挡风玻璃进行建模，利用BP网络神经模型来定位司机所在位置，所述全息投影仪的全息投影落在的位置为落影点，所述落影点在所述前挡风玻璃外且正对所述司机所在位置。

5.如权利要求4所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：所述数控台根据所述目标车辆的行驶参数旋转使所述落影点具有与所述目标车辆相同的行驶参数。

6.如权利要求1所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：使用设于城市信号交叉口的雷达传感器来获取所述来向车辆的行驶参数。

7.一种基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向***，其特征在于：包括

控制器，与交通信号灯连接，用于设定所述交通信号灯的变换频率和获取所述交通信号灯的变换参数；

雷达传感器，设于城市信号交叉口，通过发射和接收雷达来获取检测范围内来向车辆的行驶参数；

摄像机，设于城市信号交叉口，被激活后用于获取所述来向车辆中有闯红灯意向的目标车辆的图像信息；

全息投影仪，设于城市信号交叉口，被激活后发出具有交通警示作用的全息投影；

数控台，承载所述全息投影仪，被激活后携带所述全息投影仪运动；

中央处理器，连接所述控制器、所述雷达传感器、所述摄像机、所述全息投影仪和所述数控台，所述中央处理器根据所述变换参数和所述行驶参数判断是否激活所述摄像机、所述全息投影仪和所述数控台，若所述摄像机被激活，则所述中央处理器获取所述图像信息，并通过处理所述图像信息找到所述目标车辆的当前位置和所述目标车辆的前挡风玻璃在所述图像信息中的位置；所述数控台被激活后，所述中央处理器通过获取的所述行驶参数和所述目标车辆的当前位置找到所述目标车辆的实时位置并控制所述数控台运动，使所述全息投影仪对准所述目标车辆的前挡风玻璃的前方空中。

8.如权利要求7所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：所述行驶参数包括所述来向车辆的车速v、来向车辆距停车线的距离L和来向车辆的平均加速度a，所述变换参数包括绿灯剩余时长T₁和黄灯时长T₂，计算在时间t内，所述目标车辆的行驶距离S，S＝vt+at²/2，其中，t＝T₁+T₁，若S﹥L，则该来向车辆为目标车辆。

9.如权利要求8所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：所述全息投影仪的投影持续时间

10.如权利要求9所述的基于全息投影技术的城市信号交叉口安全导向方法，其特征在于：所述全息投影仪被激活时，司机在反应时间T₀内行驶的距离为S1：

S1＝[v₁ ²-v²]/(2a) (1)

v₁＝v+aT₀ (2)

T₀为司机对全息投影的反应时间，v₁为反应时间T₀结束时的速度，在所述全息投影仪的投影持续时间T3内，所述目标车辆的行驶距离S2，

S2＝[v₂ ²-v₁ ²]/(2b)＝L-S1 (3)

v₁+bT3＝v₂＝0 (4)

投影持续时间T3结束时，所述目标车辆到达停车线，且速度v₂为0，b为反应时间结束后所述目标车辆的新的平均加速度，

v₁+bT3＝v₂＝0 (5)

所述目标车辆到达所述停车线时，红灯亮，即

t＝T₀+T3 (6)

求解公式(1)至(6)得出投影持续时间