专利名称：基于视频分析的信号机动态控制系统的制作方法
技术领域：
本专利涉及一种能够根据路面交通实际流量进行实时控制的信号机系统。该系统通过视频采集、视频处理、信号通讯三部分来实现对路面交通的实时监测和控制，从而提高路面资源的利用率，减少路面拥塞，可以广泛适用于智能交通领域。
技术领域本专利涉及一种 能够根据路面交通实际流量进行实时控制的信号机系统。该系统通过视频采集、视频处理、信号通讯三部分来实现对路面交通的实时监测和控制，从而提高路面资源的利用率，减少路面拥塞，可以广泛适用于智能交通领域。
背景技术：
目前很多路口普遍使用的信号机控制方式多为静态控制，即信号机按事先设定的配时方案运行，信号机根据当前时间读取相应的控制方案，从而实现对路口信号灯的控制。这种静态控制方式只能通过历史经验设置信号灯的控制方案，无法根据路面的现场车流量进行随机变化，不能有效的避免车辆行驶缓慢、堵车等现象。也有少量动态控制的信号机是通过挖开路面，埋设传感器的方式进行路面车辆感应，这种方式施工麻烦，且感应误差大，并没有得到广泛的应用。本发明提供了一种基于视频图像处理技术和实时通讯技术的路面交通实时监测控制方案。使用该套方案可以实时、准确的动态控制路面拥堵状况。
背景技术：
目前我国路口普遍使用的信号机为多时段式信号机。信号机根据不同时段预先存储了若干控制方案，信号机根据当前时间读取相应的控制方案，从而实现对路口信号灯的控制。这种方式只能通过历史经验设置信号灯的控制方案，无法根据路面的现场车流量进行实时控制，不能有效的避免车辆行驶缓慢、堵车等现象。本发明提供了一种基于视频图像处理技术和实时通讯技术的路面交通实时监测控制方案。使用该套方案可以实时的控制路面拥堵状况。
发明内容
本发明利用先进的计算机图像处理技术，对道路实时视频图像进行采集、处理、分析，从而获取路面车流量信息，实现对路面控制的智能化。为了实现上述目的，本发明包括三个部分内容(一)视频采集子系统(二)视频处理子系统(三)通讯控制子系统
一、视频采集子系统
视频采集子系统是由安装在路口的带有嵌入式处理系统的摄像头完成，一般情况下，一个摄像头拍摄一条或两条车道，根据路面情况，不同路口需要安装数量不等的摄像头。路面图像视频采集是本系统的源头，采集出的图像效果直接影响后期视频处理的结果，因此在安装摄像头时需充分考虑摄像头的安装高度、角度、采光方向等。一般情况下摄像机的安装越高越好，按照以往实施的经验一般安装高度为10—15米之间，这样可以保证图像清晰和车辆图像足够大，另外在安装时还需避免遮挡物在图像中的出现。道路视频采集在路口已被广泛使用，本专利中不再做详细说明。二、视频处理子系统
视频处理子系统是运用计算机图像处理技术从图像序列中提 取有效的交通信息。就其一般过程来说，首先对采集的交通图像进行预处理，包括图像的序列稳定、噪声滤波来排除随机干扰和噪声滤波，使用边缘检测、轮廓提取、特征分析等算法对序列图像进行道路、车辆与背景的分离。在视频分析算法中需要根据不同地点的背景变化设计不同的视频处理算法，如阳光照射引起的背景变化等。通过视频分析算法可以分析提取出本系统中所需要的交通信息参数，包括车辆数量、流量、车道数、车速、道路占有率等，以供信号机使用。一般处理过程见说明书附图I三、通讯控制子系统
通讯控制子系统是将分析提取出的交通参数实时的传送给信号机，信号机根据车道、车辆参数变换信号灯的控制方案，使信号显示时间适应交通的需求。摄像机与信号机之间的信息传输由信号机主动发出获取当前后续车辆的请求，摄像机得到请求后将当前分析提取出的车辆数、车道数等交通参数信息发送给信号机，供信号机及时做出信号转换的判断。信号机与摄像机间的通讯流程见说明附图2
在实施信号控制前，需在信号机的控制系统内预先设定以下参数，供信号机的动态控
制
一、信号机控制系统内需预先给每个相位设定一个最初绿灯时间，该时间的设定需保证行人安全过街所需的时间。二、信号机控制系统内需预先给每个相位设定一个单位绿灯时间，该时间是视频分析系统在测得有后续车辆到达时所延长的绿灯时间。为了提高通车效率，单位绿灯时间应按实际需要定得尽可能的短，应使延长时间尽可能只满足实际交通所需的长度，而不应等待不紧跟的车辆。合理的单位绿灯延长时间可以消除为等待少数车辆而浪费的绿灯时间，使绿灯延长时间高效运行，从而提高通行能力。确定单位绿灯时间还应考虑被检测的车道数，需要把同一方向所有车道的车辆汇总。信号机控制时序图详见说明书附图3
三、信号机控制系统内需预先给每个相位设定绿灯极限时间，当信号绿灯时间达到该极限时，用来强制绿灯结束，中断该相位的通车权，变换通行方向。
信号机的控制流程如下所述
(1)设置主干道为绿灯
(2)达到最初绿灯时间时，检测主干道上是否有后续车辆
(3)如果没有后续车辆，实施次干道绿
(4)如果有后续车辆，判定是否达到极限绿灯时间，达到极限绿灯时间，检查次干道是否有车，如果有车需中断该相位的通行权，变换通行方向，实施次干道绿；没有达到极限绿灯时间，增加单位绿灯时间，依然实施主干道绿。
(5)次干道绿的控制流程与主干道绿相同。主、次干道由单位绿灯时间和极限绿灯时间两者的协调，根据视频分析系统监测出的车辆情况，从而达到控制路面车辆通行目的。信号机控制流程图详见说明书附图4
图I :交通视频处理流程
FlOl:安装在交通路口的摄像机采集路口交通视频 F102:对采集的视频进行预处理，将视频序列化 F103:对图像进行特征处理，获取交通参数 F104:信号机向摄像机发出请求，获取交通参数。
图2 :信号机与摄像机的通讯控制流程
F201 :信号机向摄像机发出请求，要求获取当前交通参数
F202 :摄像机收到请求要求后将当前分析出的交通参数返回给信号机，供信号机做出信号转换的判断。
图3 :信号机控制时序图
Gfflax :表示信号机初始设置的极限绿灯时间，当到达该时间时，信号机需要获取对方车道车辆信息，以便决定是否终止该相位的车辆通行
Gmin:表示信号机初始设置的最初绿灯时间，该时间是至少需要的绿灯时间，能够保证行人安全过马路
g表示信号机初始设置的单位绿灯时间，当该车道车辆饱和需要延长通行时间时，可以每次相应的增加一个单位绿灯时间，直到达到极限绿灯时间G:表示信号机实际运行的绿灯时间图4 :信号机控制流程图
F401 :主干道达到最初绿灯时间时，向摄像机发出请求获取当前车道上是否有车 F402 :主干道上有车需要判定是否达到极限绿灯时间 F403 :主干道上没有车，变换通行方向，实施次干道绿
F404 :主干道上有车并且没有达到极限绿灯时间，增加一个单位的绿灯时间，继续实施主干道绿
F405 :主干道上有车但已达到极限绿灯时间，向摄像机发出请求获取次干道上的车辆
信息
F406 :次干道有车变换相位，实施次干道绿 F407 :次干道上没有车，可以继续实施主干道绿
F408 :次干道达到最初绿灯时间时，向摄像机发出请求获取当前车道上是否有车 F409 :次干道上没有车，变换通行方向，实施主干道绿 F410 :次干道上有车，判断是否达到极限绿灯时间
F411 :次干道上有车且没有达到次干道的极限绿灯时间，增加单位绿灯时间，继续实施次干道绿F412 :已达到次干道极限绿灯时间，向摄像机发出请求，获取当前主干道的车辆信息
F413 :主干道上没有车，可继续增加单位绿灯时间，实施次干道绿
F414 :主干道上有车，信号机变换相位，实施主干道绿。至此一个周期结束。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于视频分析的信号机动态控制系统，其特征在于 利用计算机图像处理方法将道路车辆信息、车道数等有效的交通参数从拍摄的路面图像中提取出来。
2.一种基于视频分析的信号机动态控制系统，其特征在于 信号机主动发出请求，获取视频分析系统提取出的交通参数信息，信号机根据说明书中的控制方法，实现信号灯根据路面交通状况实时、动态的转换，从而提高路面资源的利用。
全文摘要
本发明提供了一种基于路面视频采集、视频图像特征分析处理、信号通讯控制处理的信号机动态调控方案，使得信号机的相位转换能够根据摄像机拍摄的路面实际车辆运行情况进行实时变换，从而有效提高路面资源的利用率。
文档编号G08G1/07GK102646335SQ20121008942
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者徐成琦 申请人:徐成琦