一种基于三维人体感知的行人安全过街综合引导系统的制作方法

本实用新型涉及交通装置领域，尤其涉及一种基于三维人体感知的行人安全过街综合引导系统。

背景技术：

交通是城市发展的命脉，随着经济发展，城市街道上车辆的数量增多，交通的拥堵和违章行驶情况日趋严重，为了保证道路通畅，引导行人安全过马路，合理调整行人通行时间，减少交通事故，急需一种更高效、更安全的路口行人过街系统，用于管控路口交通。

现有的行人过街系统在不受交通信号灯控制的路段，人车穿行，容易造成交通事故；在受有固定周期的交通信号灯控制的路段，人车交替通行，而在人少车多的情况下，或者长时间没有行人过街时，机动车辆停驶等待信号灯，极大降低了机动车的通行效率。

此外，现有的行人过街系统部署了普通视频检测摄像机，进行行人自动感应，实现路段灯控提示。然而，普通视频检测的方式受环境干扰影响大，如受光照、阴影等，而且普通摄像机对行人的检测准确度不高，难以推广应用。

再者，行人作为城市交通重要的参与者，现有的过街路口针对行人的安全管理措施对其行为约束不够，缺乏全方位的行人过街安全引导设施。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于三维人体感知的行人安全过街综合引导系统。

本实用新型的技术方案如下：一种基于三维人体感知的行人安全过街综合引导系统，用于引导斑马线两端等候区的行人通过斑马线，包括分别设置在斑马线与两端等候区之间的LED地砖，每一等候区的两侧靠近所述LED地砖处设有行人过街请求装置，所述等候区的一侧还设有交通信号单元和三维人体感知摄像机；所述综合引导系统还包括主控机，所述主控机分别与LED地砖、行人过街请求装置交通信号单元和三维人体感知摄像机电性连接。

进一步地，所述交通信号单元包括交通信号控制机与交通信号灯；所述交通信号控制机与所述主控机电性连接，所述交通信号灯与所述交通信号控制机电性连接；所述交通信号灯包括行人交通信号灯和路口交通信号灯。

进一步地，所述综合引导系统还包括红外对射传感单元，所述红外对射传感单元与主控机电性连接；所述红外对射传感单元设置在所述斑马线的外侧，红外对射传感单元的传感方向与所述斑马线平行。

进一步地，所述红外对射传感单元包括红外发射装置和红外接收装置，所述红外发射装置和红外接收装置分别设置在所述等候区靠近斑马线的一侧。

进一步地，所述综合引导系统还包括语音提示单元，所述语音提示单元与所述主控机电性连接；所述语音提示装置设置在所述行人过街请求装置内。

进一步地，所述行人过街请求装置包括行人请求感应装置和过街提示显示装置；所述行人请求感应装置用于感应行人过街请求，所述过街提示显示装置用于提示行人等候。

进一步地，所述行人请求感应装置和过街提示显示装置设置在所述行人过街请求装置的上端；所述每一等候区的两个行人过街请求装置相对设置，所述红外发射装置和红外接收装置相对设置，且分别设置在两个行人过街请求装置内。

进一步地，所述综合引导系统还包括远程监控PC，所述远程监控PC与主控机电性连接。

采用上述方案，本实用新型有如下有益效果：本实用新型可进行精准三维立体视频行人感知；本实用新型能实现智能一体化交通管理，高度集成；本实用新型为多功能的综合系统、性能强大，系统主要的核心功能有：三维立体行人感知、双红外线行人闯红灯检测报警、环境自适应多语音应用(红绿灯信号切换、盲人钟、行人闯红灯提醒等)、与人行信号灯灯色同步的LED双色地砖、行人感应触发与交通信号联动控制、行人等候倒计时器显示。系统兼顾了机动车的通行效率与行人安全快速过街：在无行人过街的请求条件下，车辆不间断通行，提升了路口/段的车辆通行率；当感应到行人过街请求时，信号灯安全切换至行人通行状态，减少行人的等待时间，行人优先通行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实施例具体应用场景示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型使用流程图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至图3所示，本实用新型提供一种基于三维人体感知的行人安全过街综合引导系统，用于引导斑马线两端等候区的行人通过斑马线，包括分别设置在斑马线与两端等候区之间的LED地砖3，每一等候区的两侧靠近所述LED地砖3处设有行人过街请求装置5，所述等候区的一侧还设有交通信号单元和三维人体感知摄像机7；所述综合引导系统还包括主控机1，所述主控机1分别与LED地砖3、行人过街请求装置5交通信号单元和三维人体感知摄像机7电性连接。

其中，LED地砖3为红绿双色LED地砖3结构，采用一体成型设计，发光单元采用高亮大功率双色LED灯，灯控电路采用了PWM调制电路，可根据环境光自动调节LED地砖3的发光亮度，以适应白天和晚上的不同亮度要求。整体结构由户外工业树脂填充，配合坚固的钢板支架和灵活的线缆接插单元，具有稳定安全可靠、安装维护简单的特点，可满足实际交通路口应用。本实施例中，红绿双色LED地砖3单块尺寸为L249×W249×H50(mm)，可单列在红外对射传感单元机箱之间安装铺成长条形。

所述交通信号单元包括交通信号控制机21与交通信号灯22；所述交通信号控制机21与所述主控机1电性连接，所述交通信号灯22与所述交通信号控制机21电性连接；所述交通信号灯22包括行人交通信号灯22和路口交通信号灯22。所述交通信号控制机21对主控机1发送过来的过街请求信号进行响应，计算并回应行人等候时间，调整灯控方案，实现对路口/路段的交通灯控引导。

其中，三维人体感知摄像机7用于感知等候区的行人数量，所述三维人体感知摄像机7采用一体化设计，主要包含双摄像头图像采集电路、三维数字成像及处理电路、人体感知处理电路，数据统计分析及输出接口等部分。人体感知处理电路的人体感知处理算法采用纯视频三维图像检测方式，综合两个摄像头采集的图像数据，计算出设定区域内是否存在人体以及人体的分布和数量，可计算物理高度，从而区分成人和儿童，人体感知处理电路还同时采用人体模式识别算法，可区分任务和物体，避免误检。

作为一种实施例，三维视频人体感知摄像机固定在行人交通信号灯22灯杆上，摄像机离地距离可为2.4m～10m，虚拟检测区域面积根据实际情况可为1m²～40m²，摄像机与地面垂直安装，水平倾斜角度±10°。

所述行人过街请求装置5包括行人请求感应装置和过街提示显示装置；所述行人请求感应装置用于感应行人过街请求，所述过街提示显示装置用于提示行人等候。本实施例中，所述行人请求感应装置和过街提示显示装置设置在所述行人过街请求装置5的上端；所述每一等候区的两个行人过街请求装置5相对设置。

所述综合引导系统还包括红外对射传感单元6，所述红外对射传感单元6与主控机1电性连接；所述红外对射传感单元6设置在所述斑马线的外侧，红外对射传感单元6的传感方向与所述斑马线平行，本实施例中，所述红外发射装置和红外接收装置相对设置，且分别设置在两个行人过街请求装置5内。所述红外对射传感单元6包括红外发射装置和红外接收装置，可以分析计算行人的移动方向，红灯状态时，从等候区穿过红外对射传感进入斑马线判断为闯红灯，从斑马线反向进入到等候区则不判断为闯红灯。

所述综合引导系统还包括语音提示单元，所述语音提示单元与所述主控机1电性连接；所述语音提示装置设置在所述行人过街请求装置5内。语音单元44可选择进行分段语音音量控制，可以预存多个时段，在各个时段内语音音量可以进行预设。语音单元4集成了各种语音提示信息，包括：红绿灯切换提示音：红灯时，提示“现在是红灯，行人禁止通行。”绿灯时，提示“现在是绿灯，行人请走斑马线”。盲人钟，可根据人行灯的灯色状态切换到相应的盲人钟状态。人行闯红灯语音提示：“红灯静止通行，请勿闯红灯。”感应到行人过街请求提示：“已感应过街请求，请耐心等候。”作为一种实施例，所述语音提示单元包括语音提示电路。

所述主控机1采用了嵌入式ARM架构，兼顾了环境稳定性和功能拓展性，主要负责衔接各个接入的功能装置完成系统的整体的工作流程逻辑。主控机1可外接包括了RJ45、I2C、TTL、RS485等资源接口，实现功能拓展。所述综合引导系统还包括远程监控PC 8，所述远程监控PC 8与主控机1电性连接。

主要功能包括远程监控PC 8的访问管理、三维人体感知摄像机7数据接收和分析，获取信号控制机的工作状态、红外对射传感数据分析，语音提示控制、LED地砖3灯色切换等。

主控机1可设置系统运行参数，包括多时段音量控制模式、根据环境音量自适应报警音频音量、LED地砖3亮度调整方式、三维视频过街请求人数预警阈值的设置，人体感知数据上报数据内容和时间间隔设置、与信号机之前的通讯方式以及通讯协议、红外对射传感单元6的检测灵敏度等。

本实施例中，主控机1可与行人过街请求装置5高度集成，安装在距离马路边沿0.4m的区域，配对安装，两对之间的间距为2m～8m；整机机箱高度1.1m。

本实用新型工作流程：

系统正常工作状态，主控机1获取并设置系统运行参数，主控机1开始检测交通信号机的红绿灯信号状态。如果当前为绿灯，则语音提示当前为绿灯1次，LED地砖3切换到绿色，语音的音量和LED地砖3发光亮度可以根据预设的时段信息自动调整。

如果当前为红灯，相应的语音提示当前为红灯1次，LED地砖3切换到红色，同样的语音的音量和LED地砖3发光亮度可以根据预设的时段信息自动调整。红外对射传感单元6实时检测区域内是否有行人闯红灯，主控机1也会实时接收解析三维视频人体感知单元传送过来的检测数据以及行人主动过街按钮的状态，当红外对射传感单元6检测行人闯红灯时，会触发语音单元4闯红灯提示以及LED地砖3闪烁。

当三维视频人体感知单元检测到等候区内有行人且达到预设的触发阈值或者有行人主动按动了行人过街请求按钮时，主控机1会触发语音单元4提示已感应过街请求，同时向信号控制机发送过街请求信号，信号控制机接收到请求信号后会调整相位周期，并将行人等候过街时间发送至主控机1，主控机1接收到行人等候时间后驱动行人过街请求装置5倒计时牌显示。

信号控制机相位周期调整算法：

假设某路段某方向预设：当前方案机动车绿灯时长最长Tgmax秒，最短Tgmin秒，红灯缓冲时间Trbuf秒(3S—6S)，三维视频人体感知摄像机检测周期Td秒(1S—3S)，二次确认延时时间为Tint,人数阈值Ntp人，当前周期的人行红灯已亮时间为Trc；

采用二次检测确认的方式，第1次检测行人数量为Nc1p，经过Tint时间后，第2次检测行人数量为Nc2p，则可得出：

1、当(Nc1p>＝Ntp)且(Nc2p>＝Ntp)时，触发过街请求，行人等候时间为Twp＝(Tgmax–Trc–Tint+Trbuf+2×Td)。如果Twp<Tgmin；则Twp＝Tgmin。

2、当(Nc1p<Ntp)或(Nc2p<Ntp)时，不触发过街请求。

综上所述，本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型可进行精准三维立体视频行人感知。

本实用新型中的三维人体感知摄像机采用双镜头、双感光芯片，对场景图片进行采集，并形成三维图像。集成集成三维图像处理算法，计算并确定行人检测区域内的行人存在数量、行人身高、运动轨迹，同时对物体的形状进行分析，以确定是检测目标是行人还是其他物体。灵活的检测区域范围设定，可同时设置多个任意范围的虚拟检测区域，结合高精度检测算法，对行人在区域边界范围内精确定位。检测算法具有复杂环境适应性：对夜晚低照度、强光、物体阴影、路面高对比度、大气及地面温度等均有很强的适应性。支持XML格式化数据并以HTTP、FTP、SMTP等多种网络传输协议，最小上报周期可以设置为1秒，实时性强。

2、本实用新型能实现智能一体化交通管理，高度集成。

本实用新型依托主控机强大的处理能力，采用集成一体化的设计理念，高度集成了图像采集单元，图像分析单元，音视频编码单元，数据存储单元，网络通信输出单元以及外围输入输出扩展单元等(触发信号输出、红绿灯信号检测、音频输出、LED地砖信号输出等)，增强了系统的稳定性。

主控机采用强大的嵌入式软件，采用低耦合度设计协同各个单元高效稳定运行。融合了独特的复杂环境下高精准三维立体动态多目标视频行人感知技术、外行矩阵式行人轨迹分析与违法行为检测技术以及交通信号管控等多种技术，真正实现了智能化。

3、本实用新型为多功能的综合系统、性能强大。

系统主要的核心功能有：三维立体行人感知、双红外线行人闯红灯检测报警、环境自适应多语音应用(红绿灯信号切换、盲人钟、行人闯红灯提醒等)、与人行信号灯灯色同步的LED双色地砖、行人感应触发与交通信号联动控制、行人等候倒计时器显示。

系统兼顾了机动车的通行效率与行人安全快速过街：在无行人过街的请求条件下，车辆不间断通行，提升了路口/段的车辆通行率；当感应到行人过街请求时，信号灯安全切换至行人通行状态，减少行人的等待时间，行人优先通行。

系统可与远程监控PC，用户可灵活远程设置运行参数，包括多时段音量控制模式、根据环境音量自适应报警音频音量、LED地砖亮度可自适应调整、过街请求人数预警阈值的设置，人体感知数据上报数据内容和时间间隔设置等。

4、本实用新型安全、可靠，便于维护:

系统采用模块化、低耦合度设计：设备由若干个模块组成，各个模块间耦合度较低，各个模块间只需简单的线路连接，每个模块可从正面拆卸与安装，非常方便安装、维护。

系统运行的所有系统日志都自动通过网络实时传输到控制中心，供监管人员进行远程监控并通过网络对系统进行所有参数的设置、系统关停、软件升级等远程维护工作，达到免现场维护的要求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。