專利名稱：智能交通信號燈控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬交通指揮管理系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能交通信號燈控制系統(tǒng)及其控 制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在城市里的交通信號燈大多為數(shù)年前建設(shè)安裝的，當(dāng)時城市是行人和車流量都 比較少，交通信號燈按固定時間周期來變化指揮交通，對車輛和行人的通行影響不大。而近 幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，機(jī)動車量不斷增加，原有交通信號燈的裝置，已不能滿足現(xiàn) 在車輛和行人通行的需求，現(xiàn)有的交通信號燈存在許多不合理的問題。如當(dāng)車輛遇到紅燈 等待信號的時候，綠燈通行方向沒有車輛通過，或者車輛通過完畢信號燈不能及時轉(zhuǎn)換，導(dǎo) 致紅燈方向的車輛或行人無用的等待，造成交通擁堵，這樣既延長了車輛等待時間，又浪費(fèi) 了燃油，還增加了城市的空氣污染。目前城市道路的交通阻塞，交通環(huán)境污染，交通治安混 亂等一系列問題，在一定程度上都是因?yàn)楝F(xiàn)有的交通信號燈指揮不合理造成的，這嚴(yán)重影 響著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活秩序，因此交通信號管理系統(tǒng)的升級改造是刻不容緩的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種成本低廉，可擴(kuò)展性好，可靠性 高，具有檢測復(fù)雜交通路況能力，可有效提高道路車輛通行效率，緩解道路交通擁堵，減輕 駕駛疲憊，減少交通事故，改善道路交通環(huán)境且節(jié)約交通能源的智能交通信號燈控制系統(tǒng)。 本發(fā)明還提供一種與上述系統(tǒng)相配套的智能交通信號燈控制方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種智能交通信號燈控制系統(tǒng)，它包括視頻采集模塊、視頻分析模塊、中央處理模 塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸端口依次分別接視頻采集模塊及中央處理模 塊的傳輸端口 ；所述控制輸出模塊的端口接中央處理模塊的端口 ；所述視頻采集模塊用于捕捉路口區(qū)域及各駛離方向道路交通的圖像信息；所述視頻分析模塊將視頻采集模塊捕捉的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，判斷路口區(qū)域 有無車輛或行人等待，并將結(jié)果傳入中央處理模塊；所述中央處理模塊將視頻分析模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，據(jù)此判斷路口區(qū)域車輛或行 人的通行狀態(tài)，生成控制邏輯，并將邏輯控制信號傳輸至控制輸出模塊；所述控制輸出模塊依據(jù)系統(tǒng)生成的控制邏輯控制信號燈的變化，保證同一方向信 號燈的變化相同，并排除各個方向綠燈的同時出現(xiàn)。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述中央處理模塊采用嵌入式單板機(jī)。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述視頻采集模塊可采用全景式攝像機(jī)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述中央處理模塊設(shè)有模式設(shè)置部分及人工操作部分；所述模 式設(shè)置部分用于設(shè)定紅綠燈的工作參數(shù)；所述人工操作部分用于進(jìn)行人工開關(guān)的操作，若 啟動人工操作部分，紅綠燈則進(jìn)入人工操作控制狀態(tài)。
智能交通信號燈控制系統(tǒng)所采用的控制方法，可按如下步驟依次實(shí)施(1)默認(rèn)南北方向通行，東西方向禁止通行；(2)若南北方向車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則南北方向左轉(zhuǎn)通行；(3)若南北方向左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則東西方向通行；(4)若東西方向車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則東西左轉(zhuǎn)通行；(5)若東西左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則南北方向通行。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述最大放行時間20秒< Tmax ^ 40秒。本發(fā)明系統(tǒng)可達(dá)到全面圖形監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)組態(tài)容易、簡單、可擴(kuò)展性好，兼容性好，操 作簡捷，實(shí)時性強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠性高。智能交通信號燈管理系統(tǒng)的出現(xiàn)，使交通路口的信號燈不再是按一天M小時固 定的周期變化，而是根據(jù)交通路口各方向車流量和行人的多少及有無，實(shí)時變化指揮交通。 通過采用視頻檢測技術(shù)，本發(fā)明可對交叉路口車輛通行、行人過街，以及環(huán)路出入口道路上 的交通流量進(jìn)行實(shí)時檢測，快速準(zhǔn)確地了解控制區(qū)域內(nèi)的道路交通狀況，并根據(jù)實(shí)際情況 迅速調(diào)整信號燈的變化，憑借技術(shù)手段指揮交通，減少交通擁堵情況的發(fā)生。依靠視頻圖象 分析技術(shù)，通過分析交通路口的實(shí)際情況，控制交通信號燈指揮交通，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了有車的 方向是綠燈，無車的方向是紅燈；交通路口通行量提高40 60%，車輛的等待時間平均縮 短了 40%左右。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅局 限于下列內(nèi)容的表述。圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2為本發(fā)明的控制方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，智能交通信號燈控制系統(tǒng)，它包括視頻采集模塊、視頻分析模塊、中 央處理模塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸端口依次分別接視頻采集模塊及 中央處理模塊的傳輸端口 ；所述控制輸出模塊的端口接中央處理模塊的端口 ；所述視頻采集模塊用于捕捉路口區(qū)域及各駛離方向道路交通的圖像信息；所述視頻分析模塊將視頻采集模塊捕捉的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，判斷路口區(qū)域 有無車輛或行人等待，并將結(jié)果傳入中央處理模塊；所述中央處理模塊將視頻分析模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，據(jù)此判斷路口區(qū)域車輛或行 人的通行狀態(tài)，生成控制邏輯，并將邏輯控制信號傳輸至控制輸出模塊；所述控制輸出模塊依據(jù)系統(tǒng)生成的控制邏輯控制信號燈的變化，保證同一方向信 號燈的變化相同，并排除各個方向綠燈的同時出現(xiàn)。所述中央處理模塊采用嵌入式單板機(jī)。所述視頻采集模塊采用全景式攝像機(jī)。所 述中央處理模塊設(shè)有模式設(shè)置部分及人工操作部分；所述模式設(shè)置部分用于設(shè)定紅綠燈的 工作參數(shù)；所述人工操作部分用于進(jìn)行人工開關(guān)的操作，若啟動人工操作部分，紅綠燈則進(jìn) 入人工操作控制狀態(tài)。
參見圖2所示，智能交通信號燈控制系統(tǒng)所采用的控制方法，可按如下步驟依次 實(shí)施(1)默認(rèn)南北方向通行，東西方向禁止通行；(2)若南北方向車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則南北方向左轉(zhuǎn)通行；(3)若南北方向左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則東西方向通行；(4)若東西方向車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則東西左轉(zhuǎn)通行；(5)若東西左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則南北方向通行。上述步驟中所涉及的最大放行時間=Tmax = 30秒。交通信號燈或紅綠燈控制的是否合理是影響道路路口通行能力的一個重要因素。 本發(fā)明在實(shí)際控制時，當(dāng)東西方向是綠燈，通過車輛和行人已經(jīng)走空，南北方向有人或者有 車輛在等待時，信號燈立即變?yōu)闁|西方向?yàn)榧t燈，南北方向?yàn)榫G燈通行。當(dāng)南北方向是綠燈，通行車輛和行人已經(jīng)走空，東西方向有人或者有車輛在等 待時，信號燈立即變?yōu)槟媳狈较驗(yàn)榧t燈，東西方向?yàn)榫G燈通行。當(dāng)一個方向是綠燈，并且一直有車輛或行人通行時，而另一個方向沒有車輛也沒 有行人等待，這時綠燈方向的信號燈保持不變，讓有車輛或有行人的方向繼續(xù)通行，當(dāng)南北 方向和東西方向都有車輛或行人都很多時，按設(shè)定的時間控制交通信號燈。本發(fā)明智能交通信號燈控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)(1)具有檢測復(fù)雜交通路況的能力利用全方位攝像機(jī)動態(tài)拍攝路口交通狀況，采用核心視覺技術(shù)，分別檢測機(jī)動車、 非機(jī)動車、行人的交通動態(tài)信息，如左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、直行等不同情況、為合理控制交通信號燈的 變化時間提供數(shù)據(jù)。(2)成本低廉，維護(hù)方便，可靠性高由于系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的控制模式，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊化安裝方式，因此該系統(tǒng)安裝簡 單，維護(hù)方便，本系統(tǒng)不但適用于新路口的安裝，也使用于在用信號燈路口的升級改造；同 時由于系統(tǒng)基于視頻采集技術(shù)，系統(tǒng)決策部分和信號燈控制部分相對獨(dú)立，當(dāng)決策系統(tǒng)出 現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動切換到控制模塊獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，待決策部分自恢正常工作復(fù)后，系統(tǒng)自 動回復(fù)到智能控制狀態(tài)，避免了因信號燈出現(xiàn)故障影響交通的情況發(fā)生。(3)社會綜合效益顯著目前從經(jīng)濟(jì)的發(fā)展來看，機(jī)動車將會不斷增加，普及智能交通信號燈是必要的，具 有獨(dú)立運(yùn)行的低成本單路口智能交通信號燈控制系統(tǒng)，一方面可以根據(jù)不同路口的實(shí)際情 況指揮交通，另一方面以較低的投入成本，實(shí)現(xiàn)最佳交通指揮效果，最終建設(shè)出城市智能交 通控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于核心視覺控制技術(shù)和識別技術(shù)，利用路口的視頻采集系統(tǒng)，動態(tài)實(shí)時 獲得路況的動態(tài)信息，通過決策分析模塊給出合理的本地交通引導(dǎo)信息，指導(dǎo)當(dāng)前交通信 號燈時間配比，達(dá)到單點(diǎn)動態(tài)控制的目的。主控邏輯信號燈變換原則信號燈變換按時間順序進(jìn)行控制，可以通過設(shè)置來改變信號變 換的時間。在保證時序控制的基礎(chǔ)上，當(dāng)通行方向已經(jīng)無車則信號燈立即變?yōu)樽筠D(zhuǎn)通行。當(dāng) 左轉(zhuǎn)方向無車時，信號燈變?yōu)榱硪环较蛲ㄐ小?br> 下面以一個四個路口的交通崗為例進(jìn)行說明首先要在四個路口安放攝像機(jī)，并設(shè)置車輛告警區(qū)域。當(dāng)車輛駛?cè)敫婢瘏^(qū)域時系 統(tǒng)會接到一條車輛駛?cè)氲母婢畔?。?dāng)綠燈放行30秒鐘通行方向無車輛駛?cè)敫婢瘯r系統(tǒng) 認(rèn)為車輛已經(jīng)走空。程序初始運(yùn)行時，會先默認(rèn)南北通行。東西方向禁止通行。當(dāng)南北通行時車輛已經(jīng)走空時，左轉(zhuǎn)方向有車等待則提前轉(zhuǎn)入左轉(zhuǎn)信號。當(dāng)南北通行時車輛已經(jīng)走空時，左轉(zhuǎn)方向沒有車等待，東西方向有車等待，信號燈 直接變?yōu)闁|西能行，南北等待。當(dāng)南北通行時，左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空，東西方向有車等待時。信號燈變?yōu)闁|西通行， 南北等待。當(dāng)南北通行時，已經(jīng)到達(dá)最大等待時間，車還沒走完，東西方向或者左轉(zhuǎn)方向有車 等待時同樣改變信號。當(dāng)南北通行時，左轉(zhuǎn)和東西方都無車等待。則南北方向一直保持通行狀態(tài)不變。東西方向通行時的邏輯，可以參照南北方向的?？梢岳斫獾厥牵陨详P(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本 發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行 修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種智能交通信號燈控制系統(tǒng)，其特征在于，包括視頻采集模塊、視頻分析模塊、中 央處理模塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸端口依次分別接視頻采集模塊及中 央處理模塊的傳輸端口 ；所述控制輸出模塊的端口接中央處理模塊的端口 ；所述視頻采集模塊用于捕捉路口區(qū)域及各駛離方向道路交通的圖像信息；所述視頻分析模塊將視頻采集模塊捕捉的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，判斷路口區(qū)域有無 車輛或行人等待，并將結(jié)果傳入中央處理模塊；所述中央處理模塊將視頻分析模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，據(jù)此判斷路口區(qū)域車輛或行人的 通行狀態(tài)，生成控制邏輯，并將邏輯控制信號傳輸至控制輸出模塊；所述控制輸出模塊依據(jù)系統(tǒng)生成的控制邏輯控制信號燈的變化，保證同一方向信號燈 的變化相同，并排除各個方向綠燈的同時出現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述中央處理模塊 采用嵌入式單板機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述視頻采集模塊 采用全景式攝像機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3之任一所述的智能交通信號燈控制系統(tǒng)，其特征在于所述中 央處理模塊設(shè)有模式設(shè)置部分及人工操作部分；所述模式設(shè)置部分用于設(shè)定紅綠燈的工作 參數(shù)；所述人工操作部分用于進(jìn)行人工開關(guān)的操作，若啟動人工操作部分，紅綠燈則進(jìn)入人 工操作控制狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述智能交通信號燈控制系統(tǒng)所采用的控制方法，其特征在于，按 如下步驟依次實(shí)施(1)默認(rèn)南北方向通行，東西方向禁止通行；(2)若南北方向車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則南北方向左轉(zhuǎn)通行；(3)若南北方向左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則東西方向通行；(4)若東西方向車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則東西左轉(zhuǎn)通行；(5)若東西左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空或達(dá)到最大放行時間Tmax，則南北方向通行。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述智能交通信號燈控制系統(tǒng)所采用的控制方法，其特征在于所 述最大放行時間20秒< Tmax ^ 40秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能交通信號燈控制系統(tǒng)及其控制方法，其中控制系統(tǒng)包括視頻采集模塊、視頻分析模塊、中央處理模塊及控制輸出模塊；所述視頻分析模塊的傳輸端口依次分別接視頻采集模塊及中央處理模塊的傳輸端口；所述控制輸出模塊的端口接中央處理模塊的端口；控制方法包括1)若南北方向車輛已經(jīng)走空，則南北方向左轉(zhuǎn)通行；2)若南北方向左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空，則東西方向通行；3)若東西方向車輛已經(jīng)走空，則東西左轉(zhuǎn)通行；4)若東西左轉(zhuǎn)車輛已經(jīng)走空，則南北方向通行。本發(fā)明系統(tǒng)可達(dá)到全面圖形監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)組態(tài)容易、簡單、可擴(kuò)展性好，兼容性好，操作簡捷，實(shí)時性強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠性高。
文檔編號G08G1/07GK102117545SQ200910248999
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者楊茂君 申請人:楊茂君