专利名称：利用视频检测对信号灯路口拥堵快速报警系统及运行方法
技术领域：
本发明涉及一种城市道路交通管理中，利用视频检测技术，在有信号灯控制路口，
快速发现交通拥堵并报警的系统及其运行方法。
背景技术：
目前国内外城市中，在交通流量较大或经常发生交通事故的路口 ，都需要利用信 号灯规范路口机动车的通行顺序。随着经济的发展，机动车数量剧增，特别是在早晚高峰时 间，许多信号灯控制的路口已经处于饱和状态。当因交通事故、车辆故障、交通违法驾驶行 为等交通突发事件造成交通拥堵时，如果不及时处理，就会迅速向周边蔓延，严重时甚至会 导致局部交通瘫痪。如何快速发现有信号灯控制路口的交通拥堵，已成为人们关注的焦点。 目前世界普遍采用的现有技术中，通常情况下，都是采用视频检测技术发现路口交通拥堵。 利用这种方法在有信号灯控制的路口进行拥堵检测过程中，当发现机动车在路口的停车线 不动时，无法确认是因遇红灯正常停车，还是遇到放行信号，因各种原因无法通行。采用目 前流行的检测方式，只能经过2-3个信号周期后，才能确认路口是否拥堵。 一般高峰时间的 信号灯周期都在90秒以上，所以，发现拥堵事件的报警时间，一般都最少设定在180秒即3 分钟以上。如果设定在3分钟以下时，会导致频繁误报，使系统无法正常工作，因此已远远 满足不了交通警察快速反应的需求。
发明内容
本发明的目的，旨在开发一种利用视频检测技术，在有信号灯控制路口，实现交通 拥堵快速发现报警的系统。 系统不仅对被检测车道上机动车占用道路的状态进行视频检测，还对放行被检测 车道车流的信号灯的绿灯状态进行视频检测，使得系统得以同时利用这两个视频检测输出 数据，在每个绿灯期内通过交通拥堵分析单元的算法对被检测车道的交通拥堵状况进行快 速、准确地分析，发现拥堵后立即通过报警信号输出接口发出报警信息。 本发明提供的利用视频检测技术快速发现有信号灯控制路口交通拥堵的系统是 这样实现的 如图1系统拓扑结构图所示，系统由①视频图像采集设备；②视频检测处理单元； ③交通拥堵分析单元组成，设置在距离停车线后若干米处。视频图像采集设备设置的位置 不仅要能够采集到被检测车道及在车道上行驶或排队的车辆的图像，同时还要能够采集到 放行该车道车流的信号灯绿灯的图像。在视频检测处理单元内，根据视频图像采集设备所 采集到的视频图像，设定被检测车道上的某一区域作为检测区；同时在图像中指定放行被 检测车道车流的信号灯绿灯的位置；视频检测处理单元具有两个出口参数，即绿灯状态检 测结果和道路占用状态检测结果。交通拥堵分析单元内则根据检测区距离停车线的远近预 设一个拥堵报警阀值Ta(长度为清除从停车线至检测区的最大车辆排队的清除时间加上 一个适当的冗余时间)，还设有一个交通拥堵报警信号输出接口。交通拥堵报警信号输出
3接口的报警数据可以通过各种通讯方式(诸如GPRS、电话线、宽带、光纤等)传送至控制中 心。 系统上电开始工作后，视频检测处理单元开始连续运行，首先通过所获取的视频 图像分析计算预先所指定的信号灯绿灯位置的图像，从而判定该放行被检测车道车流的信 号灯绿灯是否启亮，并通过出口参数1输出绿灯状态检测结果，1表示绿灯启亮、0表示绿灯 熄灭；然后再分析所设定的检测区的图像，从而判定此时车道是否被机动车占用，并通过出 口参数2输出道路占用状态检测结果，1表示占用、0表示未占用。 当出口参数1由0变为1，即放行被检测车道的绿灯启亮时，交通拥堵分析单元开
始运行，每秒运行4次直至绿灯熄灭止，对检测区的占用状况进行监测和累计，当连续占用
检测区的时间达到拥堵报警阀值Ta时，系统将立即发出拥堵报警信号。 其基本原理是假定某一信号灯控制路口的某一流向的停车排队已经从停车线排
队到或超过检测区，那么正常情况下放行绿灯启亮后，这些排队车辆将顺次启动前行，直至
在检测区上等待的车辆也开始启动前行，从放行绿灯启亮到检测区上等待的车辆离开检测
区所需的这段时间称为最大排队清除时间。若某一流向从放行绿灯启亮开始，到经过最大
排队清除时间和一个适当的冗余时间为止，检测区始终被连续占用，即停在检测区的排队
车辆始终没动，说明该流向一定发生了突发事件而导致交通异常。依据这一原理，首先在交
通拥堵分析单元内预设一个排队清除期报警阀值Ta(长度为该检测区的最大排队清除时
间加上一个适当的冗余时间)；交通拥堵分析单元从绿灯启亮起开始运行，对检测区的连
续占用情况进行监测，若从绿灯启亮起到设定的排队清除期报警阀值Ta止的这一报警检
测时间窗口内，检测区始终被连续占用，则立即发出该流向发生交通拥堵的报警信息。也就
是说，设定排队清除期报警阀值Ta的用意，是检测是否有某台车在从绿灯启亮起至Ta止的
这一时间段内始终占用检测区，若是即认为发生交通拥堵。 之所以交通拥堵分析单元每秒运行4次，是为了縮短对车辆检测器占用状态的实 时检测采样间隔，提高检测精度。 通常来讲，机动车停车排队时，车辆长度加上与前车间的间距平均约为4米左右，
放行绿灯启亮后，平均每台排队车辆的清除时间约为2秒，因此以检测区设置在距离停车
线20米处为例，车队排满时车队长度为5台车，所需的排队清除时间约为IO秒，加上适当
的冗余时间，则排队清除期报警阀值Ta可设定为15秒。若该方向的放行绿灯启亮后检测
区仍然被连续占用并超过15秒，则说明该路段发生突发事件导致交通异常，应立即发出报
警信息。因此，不同检测区所对应的排队清除期报警阀值Ta均应该由交通工程师根据检测
区位置、道路状况等因素通过计算或测量而具体设定。 本发明所提供的交通拥堵快速报警的运行方法是 (1)在交通拥堵分析单元内预设一个排队清除期报警阀值Ta， (2)当放行该车道的信号灯绿灯启亮时(即视频检测处理单元的出口参数1由0
变为1时)，初始化程序启动，参照图2中所示流程，将报警检测时间窗口计时器tq、检测区
连续占用计时器tc、当前拥堵报警状态ca初始化为0，然后开始运行交通拥堵分析单元，每
秒4次，直至绿灯熄灭(即视频检测处理单元的出口参数1由1变为0时)为止， (3)参照图3中所示流程，每秒运行4次的交通拥堵分析单元，首先将报警检测时
间窗口计时器tq加l，然后检查视频检测处理单元的出口参数2的检测区占用状态，若此时
4检测区被占用则将检测区连续占用计时器tc加l，若此时检测区未占用则将检测区连续占 用计时器tc置为O， (4)判断报警检测时间窗口计时器tq是否小于4*排队清除期报警阀值Ta，是则 转到(7)直接退出本次交通拥堵分析单元的运行；否则判断报警检测时间窗口计时器tq是 否等于4*排队清除期报警阀值Ta，是则说明已经到达排队清除期报警检测决策时刻，转到 (5)，否则说明已过了排队清除期，转到(7)， (5)检查tc是否等于tq，是则说明在报警检测时间窗口内检测区被连续占用，将 当前拥堵报警状态ca置为l，否则是说明在报警检测时间窗口内检测区未被连续占用，将 当前拥堵报警状态ca置为O，然后 (6)向交通拥堵报警信号输出接口发送当前拥堵报警状态ca，然后
(7)退出本次交通拥堵分析单元的运行。
图l是系统拓扑结构图
图2是初始化程序流程图
图3是交通拥堵分析单元流程图
具体实施例方式
假定在某一信号灯控制路口某一流向的停车线后设置了本系统，并将预设排队清 除期报警阀值Ta二 10秒。 当视频检测单元检测到信号灯绿灯从熄灭转变为启亮的状态，出口参数1由0变 为l，初始化程序首先将交通拥堵分析程序的报警检测时间窗口计时器tq、机动车检测区 连续占用计时器tc、当前拥堵报警状态ca初始化为0，然后开始运行交通拥堵分析单元，每 秒4次。 假定从放行信号启亮起第O秒至第IO秒检测区始终被机动车始占用此时交通拥 堵分析程序已经运行4*10 = 40次，则tq等于40，tc也为40 ;当判断报警检测时间窗口计 时器tq( = 40)是否等于扭排队清除期报警阀值Ta( = 4*10 = 40)时，是，说明已经到达 报警检测决策时刻，检查tc ( = 40)是否等于tq ( = 40)，是，说明在报警检测时间窗口内检 测区被连续占用，将当前拥堵报警状态ca置为1 ，然后向交通拥堵报警信号输出接口发送 当前拥堵报警状态ca(二 l)，然后退出本次交通拥堵分析单元的本次运行。交通拥堵报警 信号输出接口发送的当前拥堵报警状态ca( = 1)即可被现场通讯线路传送至控制中心。
权利要求
利用视频检测对信号灯路口拥堵快速报警系统，其特征是(1)由视频图像采集设备、视频检测处理单元、交通拥堵分析单元构成；(2)视频图像采集设备设置在停车线后若干米处，设置的位置要同时能够采集到被检测车道及在车道上行驶或排队的车辆的图像与放行该车道车流的信号灯绿灯的图像；(3)视频检测处理单元根据视频图像采集设备所采集到的视频图像，设定被检测车道上的某一区域作为检测区，同时在图像中指定放行被检测车道车流的信号灯绿灯的位置，对视频图像中这两个区域进行分析并通过出口参数1将绿灯状态检测结果、出口参数2将道路占用状态检测结果输出至交通拥堵分析单元；(4)交通拥堵分析单元具有一个交通拥堵报警信号输出接口，预设排队清除期报警阀值Ta，从绿灯启亮时起对检测区的被占用情况监测至Ta，若此段时间隔内检测区始终被连续占用，即发出交通拥堵报警信号。
2. 根据权利要求1所述的利用视频检测对信号灯路口拥堵快速报警系统，其特征是分析处理单元每秒运行四次。
3. 利用视频检测对信号灯路口拥堵快速报警系统的运行方法，其特征是(1) 预设一个排队清除期报警阀值Ta，(2) 视频检测处理单元的出口参数1由0变为1时，初始化程序启动将报警检测时间窗口计时器tq、检测区连续占用计时器tc、当前掘堵报警状态ca初始化为0，然后开始运行交通拥堵分析单元，直至视频检测处理单元的出口参数1由1变为0时止，(3) 交通拥堵分析首先将tq加1 ，然后检查视频检测处理单元的出口参数2的检测区占用状态，若此时被占用则将tc加1、若此时未被占用则将tc置为0，(4) 确定是否已到达排队清除期报警检测决策时刻判断tq是否小于Ta，是则转到(7)退出本次分析程序，否则继续判断tq是否等于Ta，是则转到(5)、否则转到(7)，(5) 检查tc是否等于tq，是则将ca置为1、否则将ca置为0，然后(6) 向交通拥堵报警信号输出接口发送当前拥堵报警状态ca，然后(7) 退出本次交通拥堵分析程序。
4. 根据权利要求3所述的系统运行方法，其特征是(1) 交通拥堵分析单元每秒运行四次，(2) 在确定是否已到达排队清除期报警检测决策时刻步骤中，以tq与4*Ta进行比较、判断。
全文摘要
本发明系一种利用视频检测对信号灯路口拥堵快速报警系统及其运行方法，系统由视频图像采集设备、视频检测处理单元、交通拥堵分析单元等部分组成，设置在距离停车线后若干米处，要能够同时采集到被检测车道及在车道上行驶或排队的车辆的图像及放行该车道车流的信号灯绿灯的图像。视频检测处理单元对图像中预先设定的检测区和信号灯绿灯位置进行分析，并输出当前信号灯绿灯状态和检测区占用状态。交通拥堵分析单元具有一个交通拥堵报警信号输出接口，并预设排队清除期报警阀值Ta，从绿灯启亮起对检测区的被占用情况监测至Ta，若此段时间隔内检测区始终被连续占用，即发出交通拥堵报警信号。
文档编号G08G1/097GK101707005SQ20091021969
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者刘刚, 姜廷顺, 张滨, 李志恒, 王一良, 郑通 申请人:姜廷顺