一种基于图像识别的交通灯的制作方法

本实用新型涉及交通灯的技术领域，具体涉及一种基于图像识别的交通灯。

背景技术：

近年来，随着我国经济快速增长和城市化进程加快，城市人口和车辆不断增加，我国城市交通面临着越来越艰巨的任务，城市交通拥堵、交通安全问题日益受到人们的重视。随着城市规模的不断扩大，人口在大城市中大量聚集，以及机动车数量快速增长，使得城市交通需求激增，城市交通矛盾也越来越突出。在我国快速城市化进程中，大城市机动车的急剧增长带来了严重的交通拥堵问题，严重影响了居民的日常生活，已经成为制约城市发展的瓶颈。主要表现为：“路上车挤车、车上人挤人”状况严重，平均出行时间较长，出行效率下降；交通量过于集中在干线道路而引起主要节点出现堵塞；道路网应变能力差，遇事故极易引起大范围交通瘫痪等。

现有的交通灯的红灯时间、绿灯时间和黄灯时间大都为程序提前设定好，对于某些时刻某些路段不同的交通状况不能进行灵活的变通，现需要一种更灵活的交通灯，来缓解当下的交通拥堵问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于图像识别的交通灯，用以缓解当下严重的交通拥堵问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种基于图像识别的交通灯，包括杆体、固定在杆体上的控制箱以及图像显示装置，所述控制箱上设置有控制装置、图像采集装置、以及无线数据传输装置；所述控制装置内设置有图像处理器，所述图像处理器分析处理图像采集装置所获取的图片，控制装置上设置有连接图像采集装置以及图像显示装置的接口，所述控制装置与图像显示装置之间设置有开关，所述开关由定时器控制；所述图像采集装置包括图像采集器以及存储器，所述存储器与图像采集器连接；所述图像显示装置包括指示灯以及外接显示器，指示灯设置在控制箱的上侧，外接显示器设置于杆体的侧边；无线数据传输装置信号连接控制装置。

作为优选，所述控制装置电性连接有内存储器，所述内存储器的另一端电性连接存储器。

作为优选，所述图像采集器为摄像头。

作为优选，所述图像采集器在不同方向设置有多组。

作为优选，所述图像采集器根据设定时间采集照片。

作为优选，所述存储器为FIFO存储器。

作为优选，所述外接显示器包括显示指示灯工作状态的第一显示屏以及实时显示所采集的图像的第二显示屏。

作为优选，所述无线数据传输装置实时传送采集的数据到云端。

本实用新型方法具有如下优点：

1、本实用新型包括控制装置、图像采集装置以及图像显示装置，整个过程以人流量信息为基础，并且增设开关使交通灯在不同的时段进行区别控制，在确保行人安全过马路的前提下，具有较强的灵活性，且结构简单，制作成本低；

2、本实用新型将无线数据传输装置信号连接控制装置，将各个路口的人流量信息做出统计分析，对道路交通进行合理规划。

附图说明

图1为本实用新型中基于图像识别的交通灯的结构示意图。

图2为本实用新型中基于图像识别的交通灯的结构框图。

附图说明：1、控制装置；2、图像采集装置；21、图像采集器；22、存储器；3、图像显示装置；31、指示灯；32、外接显示器；321、第一显示屏；322、第二显示屏；4、无线数据传输装置；5、内存储器；6、杆体；7、控制箱。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

一种基于图像识别的交通灯，参见图1与图2，包括杆体6、控制箱7以及图像显示装置3，在各个时段实时控制交通状况。

控制箱7固定杆体6的上侧，控制箱7上设置有控制装置1、图像采集装置2、以及无线数据传输装置4。

图像采集装置2包括图像采集器21以及存储器22，存储器22与图像采集器21在内部连接。图像采集器21优选为摄像头，其安装时在不同的方向设置多组，方便各个方向的采集，同时图像采集器21根据设定的时间进行图片的采集，优选地采集时间设定为30秒。图像采集器21在内部连接有存储器22，存储器22优选为FIFO，FIFO是一种先进先出的数据缓存器，与普通存储器的区别是没有外部读写地址线，使用简单方便，从而提高了系统的稳定性。

优选地摄像头的型号为OV7670，分辨率最低配置为240*320。首先，进行OV7670摄像头的初始化，配置OV7670工作在QVGA模式，在完成初始化之后，通过中断的方式读取OV7670的数据，完成图像的采集。OV7670摄像头模块存储图像数据的过程为：等待OV7670同步信号的到来后，使FIFO写指针复位，同时给FIFO提供写使能信号，当OV7670接收到第二个同步信号时，给FIFO提供禁止信号。通过以上步骤完成了1帧图像数据的存储。在存储完一帧图像以后，开始读取图像数据。读取过程为：给FIFO提供读指针复位信号，同时给FIFO提供读时钟信号，依次读取每一个像素点，直至一帧图像读取结束。

控制装置1电性连接有内存储器5，内存储器5的另一端连接存储器22。内存储器5为储存存储器22与控制装置1内的数据，保证交通灯的正常运行。

控制装置1与图像显示装置3之间设置有开关，开关由定时器控制。定时器设定上下班时间段以及非上班时间段，以此通过开关控制交通灯在各个时段的情况。如果所时间为所设定的上下班时间，则系统进入车辆快速通行模式，即车辆通行时间增大，其他时间不变；若时间为非上下班时间，则系统进入安全通行模式，即根据图像采集装置2统计的实际人数确定红绿灯时间。

控制装置1内设置的图像处理器是基于RGB色彩空间人数统计识别算法，通过计算所得阈值区分开人头与非人头区域，形成二值图像，得出二值图像，对二值图像进行形态学处理，先进行腐蚀在进行膨胀，使图像的轮廓变的更加光滑，可以极大地滤除由噪声或其他原因引入的误判的肤色区域，最后根据人体生物特征进行筛选，选取目标区域，对连通区域进行统计，得出图像中的人数。绿灯控制规则为人数小于某一阈值时，绿灯为正常固定时间，当人数大于这一阈值时，每增加一人时，绿灯时间增加若干秒。

图像处理步骤：OV7670摄像头采集的图片信息为16bit的RGB565形式，利用图像处理器将RGB565形式转换为RGB888形式，实行量化补偿，使得RGB的三种色彩区间为0到255。得到了图像的RGB888格式之后，将其转换为灰度图，转换公式为：gray＝0.3R+0.59G+0.1B

将其转换为灰度图后，采用3*3区域的滑动窗口对灰度图进行均值滤波以平滑区域且使黑色区域增强，通过判断小于60的为黑色部分，利用此阈值进行黑色与非黑色区分，使得到的图像的信息只有0与255两种色差，即原图黑色部分的二值为255，原图非黑色的部分的二值为0。

对二值化的图像进行形态学处理，二值图像即只有黑白两种颜色组成的图像，腐蚀即是删除对象边界某些像素，使边界向内部收缩的过程，可以用来消除小且无意义的物体，也就是让白色的区域瘦一圈；而膨胀则是给图像中的对象边界添加像素，将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程，可以用来填补物体中的空洞，即让白色的区域胖上一圈。而这个“圈”的大小，则是由参数来指定的。这里我们采用的是5*5的单位矩阵作为结构元素。定义先腐蚀后膨胀的过程称为开运算。开运算可以用来消除小物体、在纤细点处分离物体、平滑较大物体的边界的同时并不明显改变其面积。

对开运算过后的图片进行连通区域的统计，即统计出多少个矩形区域，得到每一个矩形区域的长宽及四个角的坐标。对可能是人头区域的矩形进行筛选：高度和宽度必须都大于20，且矩形面积大于400，这个数值需要根据实际照片进行选择，如果拍摄的人头过大，则需要增大这三个数值，反之进行缩小；高度和宽度比率应该在范围(0.6，2)内，通过限制区域的高和宽比率，可以大致去除图像中非人头的区域。通过以上方式的处理，去除了大部分的干扰区域，得到了候选人头区域。

图像显示装置3包括指示灯31以及外接显示器32，指示灯31设置在控制箱7的上侧，外接显示器32设置于杆体6的侧边。指示灯31与外接显示器32皆电性连接在控制装置1上。外接显示器32包括显示指示灯31工作状态的第一显示屏321以及实时显示所采集的图像的第二显示屏322。优选地指示灯31为LED指示灯来显示红绿灯转换过程。第一显示屏321为OLED显示屏，显示当前人数以及红绿灯工作状态，采用I2C接口驱动，第二显示屏322为TFT显示屏，实时显示所采集的图像，采用GPIO接口驱动。

无线数据传输装置4信号连接控制装置1。利用WIFI模块，将控制装置1的UART接口信息转换为WIFI接口信号，把图像识别模块所统计到的人数实时的传送云端，实现对路口人流量的实时统计，所得到的每个路口人流量对交通系统的规划有着重要的指导意义。

本实用新型的目的是增加现有的交通灯灵活性，在不同的时间段采用不同的工作模式，尽可能缓解当下的交通拥堵问题，同时将各个路口的人流量信息做出统计分析，对道路交通进行合理规划。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。