专利名称：基于车辆计数的交通灯的控制系统及该系统的控制方法
技术领域：
本发明涉及图像处理中的目标检测系统与方法，特别涉及图像中的车辆检测系 统与控制方法。
背景技术：
随着工业化进程的发展，机动车逐渐成为比较大众化的交通工具。据统计， 2008年底，北京市机动车保有量为350.4万辆，比2007年增加37.6万辆，上升12.0%。 与2000年相比，7年来北京市机动车保有量增加了 192.6万辆，平均每年增加24.1万辆， 平均每年递增速度为10.5%。机动车在给人们出行带来极大便利的同时，也为城市交通 带来极大问题，交通事故的频繁发生以及城市交通的极度拥堵，已经成为每个人都必须 面对的社会问题。为此，本发明从改进现有交通灯控制方案的角度寻找缓解交通拥堵的 方法。在预先设定交通灯转换周期方法的基础上，近年来人们提出了许多动态调整交 通灯转换周期的方法如雷达感应系统，线圈感应系统，红外感应系统。这些动态调整方 案都存在着一些不足雷达系统价格昂贵；线圈感应系统存在线圈容易折断的问题，而 且不能适应目前城市路网改造频繁的情况；红外感应系统容易受雾气等因素干扰。而且 上述这三种方法都存在着功能较为单一，无法适应交通管理者更多需求的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于车辆计数的交通灯控制系统与控制方法，本发 明利用视频监控系统获取实时车辆监控画面。本发明的特征在于基于视频监控的交通灯控制仿真系统包含如下模块1、视频监控信息采集模块；2、视频监控信息综合分析和决策模块；3、交通灯控制模块；4、交通灯控制的实施模块；上述四个模块的基本功能以及交互关系为1、视频监控信息采集模块采集各车行道的实时监控画面，并将画面传递给视频 监控信息综合分析和决策模块。2、视频监控信息综合分析和决策模块根据实时监控画面对指定车行道上等待通 行的车辆计数，并结合交通灯相关设施的当前状态以及实际道路的常年车流量统计信息 作出交通灯控制的决策，然后将交通灯控制的决策结果传递给交通灯控制模块。3、交通灯控制模块根据交通灯控制的决策结果向交通灯相关设施发出状态变更 指令，同时向视频监控信息综合分析和决策模块反馈交通灯相关设施的当前状态。4、交通灯控制的实施模块根据状态变更指令改变相应交通灯设施的运行状态。对于上述的视频监控信息综合分析和决策模块，本发明所采用的综合分析和决策过程如下步骤所示步骤(1)，初始化红绿灯，随机选择一个方向放行。步骤(2)，开启红灯侧监控摄像头，初始化倒计时牌。步骤(3)，使用基于视频的车辆检测方法实时检查红灯方向车辆数量，并根据车 辆数量递减倒计时牌上的数值。步骤(4)，如果倒计时牌上的数值小于0或者等待时间超过规定上限值则转换红 绿灯并执行步骤(2)，否则执行步骤(3)。上述4个步骤中需要预先指定的内容如下1、倒计时牌的初始值根据实际道路的常年车流量统计和监控摄像头在当前车道 所能检测车辆数量的最大值综合分析得到。2、基于视频的车辆检测方法采用基于统计学习的车辆检测方法，如基于 AdaBoost级联分类器的车辆检测方法。3、等待时间的规定上限值需要根据实际道路的常年车流量统计以及驾驶者的心 理预期综合分析得到。本发明与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益的效果1、在交通路口架设监控摄像头受道路状况影响较小。2、在不改变外部设备的情况下，可通过完善车辆检测方法的程序来提高车辆计 数的准确率，系统升级成本较低。3、视频监控系统记录的是车辆的图像信息，而图像信息较为直观，便于交通管 理者利用这些信息实现交通管理的其他需求，功能的可扩展性强。
图1是本发明各模块交互示意图；图2是本发明交通灯控制流程图；图3是本发明装置连接示意图；图4是本发明单片机、红绿灯有关的电路示意图；图5是本发明与JTAG接口有关的局部电路示意图；图6是本发明与倒计时牌有关的局部电路示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明做进一步的说明。本发明所涉及的系统主要包含如下几个装置1、监控摄像头2、视频采集卡3、计算机4、控制电路5、交通灯6、倒计时牌上述六个装置的连接示意图如图3所示，各种装置的实际数量可以根据不同情况进行调整，不必一定按照图3中所展示的数量。图3中，监控摄像头通过视频线与视 频采集卡相连，视频采集卡与计算机经USB接口进行连接，计算机与控制电路之间采用 串口通信机制，控制电路与红绿灯、倒计时牌通过管脚相连。上述六个装置与本发明各模块的对应关系如下1、本发明的视频监控信息采集模块基于监控摄像头和视频采集卡实现。监控摄 像头采集的实时车辆画面经视频采集卡处理后转变为计算机能够处理的数据格式，并将 数据经USB接口传送给计算机。2、本发明的视频监控信息综合分析和决策模块基于计算机实现。计算机接受视 频采集卡的输入数据，并通过运行在计算机中的程序(基于统计学习的车辆检测方法)实 现综合分析和决策过程，最后将决策结果通过计算机的串口传送给控制电路。计算机与 控制电路的串口通信单位长度为8位，通信指令及其对应的含义如下所示00000000倒计时牌上的数字显示“0”00000001倒计时牌上的数字显示“1”00000010倒计时牌上的数字显示“2”00000011倒计时牌上的数字显示“3”00000100倒计时牌上的数字显示“4”00000101倒计时牌上的数字显示“5”00000110倒计时牌上的数字显示“6”00000111倒计时牌上的数字显示“7”00001000倒计时牌上的数字显示“8”00001001倒计时牌上的数字显示“9”00010000更改红绿灯方向3、本发明的交通灯控制模块基于控制电路实现。控制电路采用单片机控制内在 逻辑(如图4中的单片机CF8051F020/22所示)，并采用JTAG接口进行在线编程(如图 5所示)。图4单片机上的P0.0和P0.1管脚接收来自计算机的串口通信消息；单片机上 的P2.0和P2.2管脚控制倒计时牌的显示；单片机上的P1.4、Pl.5、P1.6、Pl.7管脚控制 红绿灯的显示。图5与图4的同名管脚是相互连接的。4、本发明的交通灯控制的实施模块基于红绿灯、倒计时牌实现。与红绿灯有关 的局部电路如图4左下方D5、D6、D7、D8共4个LED灯所示，与倒计时牌有关的局部 电路如图6所示。图6中左侧的4个器件是74HC164，其所起的作用是将串行数据输入 转变为并行数据输出，以节省单片机的接口资源。图6中右侧的4个器件就是用于显示 数字的八段数码管。图6与图4的同名管脚是相互连接的。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技 术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但 是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切 不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当 中。
权利要求
1.一种基于车辆计数的交通灯的控制系统，包括视频监控信息采集模块、视频监 控信息综合分析和决策模块、交通灯控制模块、交通灯控制的实施模块；其特征在于所述的视频监控信息采集模块采集各车行道的实时监控画面，并将画面传递给视频 监控信息综合分析和决策模块；所述的视频监控信息综合分析和决策模块根据实时监控画面对指定车行道上等待通 行的车辆计数，并结合交通灯相关设施的当前状态以及实际道路的常年车流量统计信息 作出交通灯控制的决策，然后将交通灯控制的决策结果传递给交通灯控制模块；所述交通灯控制模块根据交通灯控制的决策结果向交通灯相关设施发出状态变更指 令，同时向视频监控信息综合分析和决策模块反馈交通灯相关设施的当前状态；所述的交通灯控制的实施模块根据状态变更指令改变相应交通灯设施的运行状态。
2.—种基于车辆计数的交通灯控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤(1)，初始化红绿灯，随机选择一个方向放行；步骤(2)，开启红灯侧监控摄像头，初始化倒计时牌；步骤(3)，使用基于视频的车辆检测方法实时检查红灯方向车辆数量，并根据车辆数 量递减倒计时牌上的数值；步骤(4)，如果倒计时牌上的数值小于O或者等待时间超过规定上限值则转换红绿灯 并执行步骤(2)，否则执行步骤(3)。
3.根据权利要求2所述的基于车辆计数的交通灯控制系统的控制方法，其特征在于所述的倒计时牌的初始值根据实际道路的常年车流量统计和监控摄像头在当前车道 所能检测车辆数量的最大值综合分析得到；所述的基于视频的车辆检测方法采用基于统计学习的车辆检测方法； 所述的等待时间的规定上限值需要根据实际道路的常年车流量统计以及驾驶者的心 理预期综合分析得到。
全文摘要
本发明公开了一种基于车辆计数的交通灯的控制系统及该系统的控制方法，包括视频监控信息采集模块、视频监控信息综合分析和决策模块、交通灯控制模块、交通灯控制的实施模块。视频监控信息采集模块负责采集实时车流监控画面。视频监控信息综合分析和决策模块利用基于统计学习的车辆检测方法对实时车流进行车辆计数，并将车辆计数结果与实际道路的常年车流量统计结果相结合用于产生交通灯控制决策。交通灯控制模块负责根据交通灯控制决策向交通灯控制的实施模块发出交通灯状态变更指令。本发明在不改变外部设备的情况下，可通过完善车辆检测方法的程序来提高车辆计数的准确率，具有系统升级成本较低、功能的可扩展性强的特点。
文档编号G08G1/08GK102013170SQ201010532339
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者吴春鹏, 李宜然, 杨震, 段立娟, 苗军, 邹柏贤 申请人:北京工业大学