CN114120665A - 一种基于行人数量的智能相位控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于行人数量的智能相位控制方法及***，属于交通信号灯控制技术领域，用于解决丁字路口一侧行人过多，容易与左转车辆通行冲突，不能合理的调控交通信号灯的技术问题。方法包括：确定目标等待区的目标行人数量；通过可编程中控器，对目标行人数量进行计算，得到行人通过时间；基于预设算法，对行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间；根据车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对交通信号灯周期改变的控制。

Description

一种基于行人数量的智能相位控制方法及***

技术领域

本申请涉及交通信号灯控制领域，尤其涉及一种基于行人数量的智能相位控制方法及***。

背景技术

针对行人过街，早在1996年就有人提出行人过街信号灯这一公路交通科学技术专有名词。后针对行人过交叉口也有单独的信号相位的设计，或是设计交叉口行人过街二次信号控制的措施。现有的技术是针对行人过交叉口单独设置信号相位，考虑行人和车辆的总延误，根据行人的延误设置行人专用相位的时长。

针对丁字路口一侧行人过街数量多，且与左转车辆相互冲突的情况，现有技术无法做到能够根据行人数量进行合理的相位调控。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于行人数量的智能相位控制方法及***，用于解决如下技术问题：丁字路口一侧行人过多，容易与左转车辆通行冲突，不能合理的调控交通信号灯。

本申请实施例采用下述技术方案：

一方面，本申请实施例提供了一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，所述方法包括：确定目标等待区的目标行人数量；通过可编程中控器，对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间；基于预设算法，对所述行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间；根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制。

本申请实施例通过检测目标等待区的目标行人数量，根据目标行人的数量的多少来控制交通信号灯的周期，从而实现对丁字交叉路口信号灯合理的调整，避免不必要的时间浪费。当检测到目标等待区的行人数量后，进行智能的调控，从左转方向灯中调离出一部分时间，留给要过马路的行人，从而可以根据实际情况实时调控信号灯周期，达到合理规划行人与车辆通行的效果。

在一种可行的实施方式中，通过可编程中控器，对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间，具体包括：根据预存在所述可编程中控器的控制程序，对所述目标行人数量进行计算；根据x₀=x+(M/3)*1.5，得到行人过街总长度x₀；其中，x为路段的宽度，M为所述目标行人数量；根据t=x₀/v，得到所述行人通过时间t；其中，v为行人的步行速度。

本申请实施例通过可编程中控器，根据实际行人数量过街的总长度与一般情况下行人通过路口的速度进行计算，得出实际情况下的行人过街所需要的时间，根据实际的时间从而可以更好的调控交通信号灯周期，完成对交通信号灯的调控。

在一种可行的实施方式中，基于预设算法，对所述行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间，具体包括：根据所述预设算法，对所述行人通过时间与单相位时间进行比较判断，得到判断结果，其中，所述单相位时间为根据实际丁字交叉路口的情况所预设的绿灯时间；若t<1/3t₀，则不设置所述行人直行专用时间，所述车辆左转时间按照单相位时间t₀运行；其中，t₀为所述单相位时间，t为所述行人通过时间；若1/3t₀<t<2/3t₀，则将所述车辆左转时间设为t₀-t，将所述行人直行专用时间设为t，即与所述行人通过时间相同；若t>2/3t₀，则将所述车辆左转时间设为1/3t₀，将所述行人直行专用时间设为2/3t₀。

本申请实施例通过行人通过时间与单相位时间的范围进行对比，将实际情况下的行人通过时间匹配出最佳的行人直行专用的时间以及车辆左转的时间。在每个时间段范围下，与之对应的行人直行专用时间与车辆左转时间都是根据实际丁字交叉路口目标等待区的行人数量的多少进行实时调整的，减少了交通信号灯周期调整的滞后性。

在一种可行的实施方式中，确定目标等待区的目标行人数量，具体包括：通过红外检测器，对丁字交叉路口的若干个等待区进行检测，判断各个等待区内是否存在行人；若在任一个或多个等待区内检测到行人，则向每个检测到行人的等待区对应的图像采集识别设备发送启动指令，以使所述图像采集识别设备对所述等待区的行人进行监测，从而得到目标等待区的目标行人数量。

在一种可行的实施方式中，若在任一个等待区内检测到行人，则向所述等待区对应的图像采集识别设备发送启动指令之前，所述方法还包括：提取人体图像训练样本中的人体左肩关键点、右肩关键点以及头部关键点；根据所述左肩关键点、右肩关键点以及头部关键点，得到由三点所构成平面；并根据所述平面，确定垂直于所述平面的方向向量，得到人体朝向向量；将所述等待区划分为四个象限，分别统计每张人体图像训练样本中，落入同一象限的人体朝向向量的数量，得到每个象限中的相同朝向人体数量；根据所述人体图像训练样本，以及每张人体图像训练样本的每个象限中的相同朝向人体数量，对所述人体朝向模型进行训练，得到训练后的所述人体朝向模型；将所述人体朝向模型部署于所述图像采集识别设备中。

本申请实施例预先通过训练模块，对图像采集设备中的人体朝向模型进行训练，从而实现对目标等待区的目标行人数量进行统计。通过人体的左肩关键点、右肩关键点和头部关键点组成的平面，确定出垂直于平面的方向向量，再根据属于同一方向的方向向量的数量，从而可以准确的统计出目标行人的数量。

在一种可行的实施方式中，所述图像采集识别设备对所述等待区的行人进行监测，得到目标等待区的目标行人数量，具体包括：在所述图像采集识别设备启动后，通过所述图像采集识别设备采集所述等待区的行人图像；通过训练后的人体朝向模型，对所述行人图像进行识别，得到所述等待区每个象限中的相同朝向人体数量；将相同朝向人体数量最多的象限作为目标象限，确定所述目标象限中的相同朝向人体数量，即为所述等待区的目标行人数量；将存在所述目标象限的等待区确定为所述目标等待区，并获取所述目标等待区的目标行人数量。

本申请实施例通过属于同一象限内相同人体朝向数量最多的目标象限，作为目标等待区，而目标等待区的行人数量就是我们所需的目标行人数量。这样可以更好的根据实际情况来统计出哪一个目标等待区的行人数量最多，从而知道向哪个方向过马路的人最对，将这个方向过马路的行人数量，作为调整交通信号灯的输入量。

在一种可行的实施方式中，根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制，具体包括：根据所述车辆左转时间，对信号灯周期程序进行调整，得到调整后的所述交通信号灯周期；根据调整后的所述交通信号灯周期，对智能交通信号控制器进行电信号的改变，实现对交通信号灯的控制。

在一种可行的实施方式中，通过可编程中控器，对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间之前，所述方法还包括：通过信号接收器，接收确定的所述目标行人数量，发送到所述可编程中控器；其中，所述信号接收器至少包括以下任一项：中周变压器、前置处理器、接收电路、负载。

在一种可行的实施方式中，根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制之前，所述方法还包括：通过信号发射器，将所述车辆左转时间，发送到智能交通信号灯控制器；其中，所述信号发射器至少包括以下任一项：传感器、定时器、方波振荡器、与门、解码器、调制器、中周变压器。

另一方面，本申请实施例还提供了一种基于行人数量的智能相位控制***，其特征在于，所述***包括：图像采集识别设备，用于确定目标等待区的目标行人数量；可编程中控器，用于对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间；再基于预设算法，对所述行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间；智能交通信号控制器，用于根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制。

本申请实施例提供了一种基于行人数量的智能相位控制方法及***，通过采集确定目标等待区的目标行人数量，根据行人数量的多少，从而确定出符合当前行人数量的最佳交通信号灯配时时间，完成度信号灯周期的调控。这样便可以大大减少丁字交叉路口的行人与左转车辆时间上的互相冲突，实现根据目标等待区的行人数量进行合理的相位调控，保证交通合理有序的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于行人数量的智能相位控制方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种行人朝向象限分布图；

图3为本申请实施例提供的一种基于行人数量的智能相位控制的算法框图；

图4为本申请实施例提供的一种基于行人数量的智能相位控制***结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种基于行人数量的智能相位控制方法，如图1所示，该方法具体包括步骤101-104：

步骤101、确定目标等待区的目标行人数量。

具体地，通过训练模块，首先提取人体图像训练样本中的人体左肩关键点、右肩关键点以及头部关键点。再根据左肩关键点、右肩关键点以及头部关键点，得到由三点所构成的平面。并确定垂直于该平面的方向向量，即人体朝向向量。

进一步地，由于一个等待区内等待的行人并不一定是向同一个方向过马路的，因此需要知道向不同方向过马路的行人数量。因此，将等待区划分为四个象限，并分别统计每张人体图像训练样本中，落入同一象限的人体朝向向量的数量，得到每个象限中的相同朝向人体数量。最后根据人体图像训练样本，以及每张人体图像训练样本的每个象限中的相同朝向人体数量，对人体朝向模型进行训练，得到训练后的人体朝向模型。将人体朝向模型部署于图像采集识别设备中。

在一个实施例中，图2为本申请实施例提供的一种行人朝向象限分布图。如图2所示，象限的划分方式如等待区1所示，等待区1中的1、4象限中的箭头表示的人体朝向向量。在实际情况中，要过马路行人的身体方向会面朝要过马路的方向，所以会存在朝向大致相同，但略微有些偏差角度的人体朝向向量，因此，采取了将等待区划分为具体象限的方法，来把总方向一致的人体朝向向量归为相同朝向人体向量，比如，若某个人体朝向向量所指的方向落入第4象限的方向范围内，那么认为这个行人是要从等待区1向等待区2的方向穿过马路。若某个人体朝向向量所指的方向落入第1象限的方向范围内，那么认为这个行人是要从等待区准备穿过马路到等待区3所在区域。然后统计出，每张训练样本图像中的每个象限中相同朝向人体向量的数量，即相同朝向人体数量，用于训练人体朝向模型。

进一步地，人体朝向模型训练好之后，通过红外检测器，对丁字交叉路口的若干个等待区进行检测，判断各个等待区内是否存在行人。若在任一个或多个等待区内检测到行人，则向每个检测到行人的等待区对应的图像采集识别设备发送启动指令，在图像采集识别设备启动后，通过图像采集识别设备采集等待区的行人图像，这样可以减少图像采集识别设备的功耗。通过训练后的人体朝向模型，对行人图像进行识别，得到等待区每个象限中的相同朝向人体数量。将相同朝向人体数量最多的象限作为目标象限，确定目标象限中的相同朝向人体数量，即为等待区的目标行人数量。将存在目标象限的等待区确定为目标等待区，并获取目标等待区的目标行人数量。

在一个实施例中，图2所展示的为一个丁字交叉路口的四个的等待区，当红外行人数量检测到，检测到某一个或多个等待区中存在行人时，就会启动图像采集识别设备，然后通过训练后的人体朝向模型，对等待区的行人进行识别提取，得到每个等待区每个象限的相同朝向人体数量，然后经过对比，判断得出相同朝向人体数量最多的那个象限，我们假设等待区1中的第4象限为相同朝向人体数量最多的象限，所以第4象限就是目标象限，而第4象限所在的等待区1就是目标等待区，并且第4象限中相同朝向人体数量就是目标行人数量。因此，可以更加准确的统计出目标行人数量的多少，从而有利于交通信号灯时长的合理配置。

步骤102、通过可编程中控器，对目标行人数量进行计算，得到行人通过时间。

具体地，首先通过信号接收器，接收确定的目标行人数量，发送到可编程中控器。其中，信号接收器至少包括以下任一项：中周变压器、前置处理器、接收电路、负载。然后再根据预存在可编程中控器PLC的控制程序，对目标行人数量进行计算。根据x₀=x+(M/3)*1.5，得到行人过街总长度x₀。其中，x为路段的宽度，M为目标行人数量。根据t=x₀/v，得到行人通过时间t。其中，v为行人的步行速度。

在一个实施例中，行人的步行速度一般为1.5m/s左右，若确定的目标行人数量为30，路段的宽度为15m，则通过计算得到行人过街总长度为30m，则行人的通过时间为20s。

步骤103、基于预设算法，对行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间。

具体地，若t<1/3t₀，则不设置行人直行专用时间，车辆左转时间按照单相位时间t₀运行。其中，t₀为单相位时间，t为行人通过时间。

若1/3t₀<t<2/3t₀，则将车辆左转时间设为t₀-t，将行人直行专用时间设为t，即与行人通过时间相同。

若t>2/3t₀，则将车辆左转时间设为1/3t₀，将行人直行专用时间设为2/3t₀。

作为一种可行的实施方式，图3为本申请实施例提供的一种基于行人数量的智能相位控制的算法框图。如图3所示，t₀为预设的单相位时间，通过行人通行时间t与单相位时间t₀的范围比对，从而确定出车辆左转时间和行人直行专用时间。若t<1/3t₀，说明行人的数量偏少，所以还是按照原来的交通信号灯的预设周期运行，不设置行人的直行专用时间。若1/3t₀<t<2/3t₀，则说明，行人的数量已经初具规模，则将车辆左转时间设为t₀-t，将行人直行专用时间设为t，即与行人通过时间相同，也就是减少左转车辆的绿灯时间，把减少的时间增加到行人直行的时间里，完成对交通信号灯周期的调控。若t>2/3t₀，则说明要过马路的行人的数量已经很多了，所以需要多增加行人过马路直行的时间，将车辆左转时间设为1/3t₀，将行人直行专用时间设为2/3t₀，从而改变交通信号灯周期，达到合理的行人与左转车辆的通行平衡，减少行人与左转车辆冲突的问题。

步骤104、根据车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对交通信号灯周期改变的控制。

具体地，首先通过信号发射器，将车辆左转时间，发送到智能交通信号灯控制器。其中，信号发射器至少包括以下任一项：传感器、定时器、方波振荡器、与门、解码器、调制器、中周变压器。然后再根据车辆左转时间，对信号灯周期程序进行调整，得到调整后的交通信号灯周期。根据调整后的交通信号灯周期，对智能交通信号控制器进行电信号的改变，实现对交通信号灯的控制。

作为一种可行的实施方式，通过信号发射器把可编程中控器中的得到的车辆左转时间，发送到智能交通信号灯控制器，然后根据车辆左转时间的改变，对信号灯周期程序进行适应性的调整，及时的改变周期，然后再通过智能交通控制器对电路电信号的改变，实现相位的控制，完成对丁字交叉路***通信号灯的控制，以达到合理安排行人与左转车辆通行合理的目的，减少左转车辆与行人冲突的问题，让行人过街美观又有序。

另外，本申请实施例还提供了一种基于行人数量的智能相位控制***，如图4所示，基于行人数量的智能相位控制***400具体包括：

图像采集识别设备410，用于确定目标等待区的目标行人数量。

可编程中控器420，用于对目标行人数量进行计算，得到行人通过时间。再基于预设算法，对行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间。

智能交通信号控制器430，用于根据车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对交通信号灯周期改变的控制。

本申请实施例提供了一种基于行人数量的智能相位控制方法及***，根据目标等待区实际的目标行人数量的多少，对交通信号灯周期进行合理的调控，确定出符合当前行人数量的最佳交通信号灯配时时间。可以大大减少丁字交叉路口的行人与左转车辆时间上的互相冲突，实现根据目标等待区的行人数量进行合理的相位调控，保证交通合理有序的运行。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请的实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，所述方法包括：

确定目标等待区的目标行人数量；

通过可编程中控器，对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间；

基于预设算法，对所述行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间；

根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，通过可编程中控器，对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间，具体包括：

根据预存在所述可编程中控器的控制程序，对所述目标行人数量进行计算；

根据x₀=x+(M/3)*1.5，得到行人过街总长度x₀；其中，x为路段的宽度，M为所述目标行人数量；

根据t=x₀/v，得到所述行人通过时间t；其中，v为行人的步行速度。

3.根据权利要求1所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，基于预设算法，对所述行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间，具体包括：

根据所述预设算法，对所述行人通过时间与单相位时间进行比较判断，得到判断结果，其中，所述单相位时间为根据实际丁字交叉路口的情况所预设的绿灯时间；

若t<1/3t₀，则不设置所述行人直行专用时间，所述车辆左转时间按照单相位时间t₀运行；其中，t₀为所述单相位时间，t为所述行人通过时间；

若1/3t₀<t<2/3t₀，则将所述车辆左转时间设为t₀-t，将所述行人直行专用时间设为，即与所述行人通过时间相同；

若t>2/3t₀，则将所述车辆左转时间设为1/3t₀，将所述行人直行专用时间设为2/3t₀。

4.根据权利要求1所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，确定目标等待区的目标行人数量，具体包括：

通过红外检测器，对丁字交叉路口的若干个等待区进行检测，判断各个等待区内是否存在行人；

若在任一个或多个等待区内检测到行人，则向每个检测到行人的等待区对应的图像采集识别设备发送启动指令，以使所述图像采集识别设备对所述等待区的行人进行监测，从而得到目标等待区的目标行人数量。

5.根据权利要求4所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，若在任一个等待区内检测到行人，则向所述等待区对应的图像采集识别设备发送启动指令之前，所述方法还包括：

提取人体图像训练样本中的人体左肩关键点、右肩关键点以及头部关键点；

根据所述左肩关键点、右肩关键点以及头部关键点，得到由三点所构成平面；并根据所述平面，确定垂直于所述平面的方向向量，得到人体朝向向量；

将所述等待区划分为四个象限，分别统计每张人体图像训练样本中，落入同一象限的人体朝向向量的数量，得到每个象限中的相同朝向人体数量；

根据所述人体图像训练样本，以及每张人体图像训练样本的每个象限中的相同朝向人体数量，对所述人体朝向模型进行训练，得到训练后的所述人体朝向模型；

将所述人体朝向模型部署于所述图像采集识别设备中。

6.根据权利要求5所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，所述图像采集识别设备对所述等待区的行人进行监测，得到目标等待区的目标行人数量，具体包括：

在所述图像采集识别设备启动后，通过所述图像采集识别设备采集所述等待区的行人图像；

通过训练后的人体朝向模型，对所述行人图像进行识别，得到所述等待区每个象限中的相同朝向人体数量；

将相同朝向人体数量最多的象限作为目标象限，确定所述目标象限中的相同朝向人体数量，即为所述等待区的目标行人数量；

将存在所述目标象限的等待区确定为所述目标等待区，并获取所述目标等待区的目标行人数量。

7.根据权利要求1所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制，具体包括：

根据所述车辆左转时间，对信号灯周期程序进行调整，得到调整后的所述交通信号灯周期；

根据调整后的所述交通信号灯周期，对智能交通信号控制器进行电信号的改变，实现对交通信号灯的控制。

8.根据权利要求1所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，通过可编程中控器，对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间之前，所述方法还包括：

通过信号接收器，接收确定的所述目标行人数量，发送到所述可编程中控器；其中，所述信号接收器至少包括以下任一项：中周变压器、前置处理器、接收电路、负载。

9.根据权利要求1所述的一种基于行人数量的智能相位控制方法，其特征在于，根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制之前，所述方法还包括：

通过信号发射器，将所述车辆左转时间，发送到智能交通信号灯控制器；其中，所述信号发射器至少包括以下任一项：传感器、定时器、方波振荡器、与门、解码器、调制器、中周变压器。

10.一种基于行人数量的智能相位控制***，其特征在于，所述***包括：

图像采集识别设备，用于确定目标等待区的目标行人数量；

可编程中控器，用于对所述目标行人数量进行计算，得到行人通过时间；再基于预设算法，对所述行人通过时间进行判断计算，得到车辆左转时间以及行人直行专用时间；

智能交通信号控制器，用于根据所述车辆左转时间，对交通信号灯周期进行调整设置，实现对所述交通信号灯周期改变的控制。

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