一种交通信号地灯控制系统的制作方法

1.本发明属于交通安全技术领域，具体地涉及一种交通信号地灯控制系统。


背景技术：

2.常规的交通信号地灯一般安装在人行道两侧或者导流线两侧，用于引导车辆和行人通行，同时警示司机和行人注意避障。交通信号地灯分有源和无源两种发光方式，其中，有源交通信号地灯有自发光装置，可以把电能、太阳能或风能等转换为光能，而无源交通信号地灯没有自发光装置，只能通过反光机构反射外部光线。
3.目前市场上的有源交通信号地灯都是整体控制，即在有行人通行时使嵌设在人行道地面上的所有地灯全亮，而在无人通行时又使所有地灯全灭，存在浪费能源的问题，并且人行道越长，浪费能源问题越严重。特别是在深夜人车均少时，一个人通过斑马线人行道，也会使整条斑马线人行道的地灯都亮起，不但浪费能源，也不利于车辆驾驶人员感知行人的所在位置，限制了行人通过安全性的提高。


技术实现要素：

4.为了解决现有交通信号地灯因全亮全灭控制而存在浪费能源的问题，本发明目的在于提供一种交通信号地灯控制系统。
5.本发明提供了一种交通信号地灯控制系统，包括有智能摄像头、主控板和有源交通信号地灯，其中，所述智能摄像头包括有镜头模组和算法处理器，所述算法处理器部署有预先已训练的且用于检测行人/和车辆的交通状况识别模型，所述有源交通信号地灯的数目有多个且分别嵌设在交叉路口的人行道地面上；
6.所述镜头模组，用于采集获取所述交叉路口的实时现场图像；
7.所述算法处理器，通信连接所述镜头模组，用于根据所述实时现场图像，通过所述交通状况识别模型得到实时的交通状况识别结果；
8.所述主控板，分别通信连接所述算法处理器和各个所述有源交通信号地灯，用于在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯，然后在发现所述某个人行区域已无行人时，控制熄灭所述至少一个有源交通信号地灯。
9.基于上述发明内容，提供了一种基于交通状况实时识别结果对地灯进行针对性控制的新方案，即包括有智能摄像头、主控板和有源交通信号地灯，其中，所述智能摄像头包括有镜头模组和算法处理器，所述算法处理器部署有预先已训练的且用于检测行人的交通状况识别模型，所述有源交通信号地灯的数目有多个且分别嵌设在交叉路口的人行道地面上，可由所述智能摄像头根据采集的实时现场图像，通过所述交通状况识别模型得到实时的交通状况识别结果，然后由所述主控板根据是否有行人进出的交通状况识别结果，来对所述人行道地面的各个人行区域进行地灯点亮或熄灭控制，如此可有针对性地对位于整条人行道上的部分地灯进行单独亮熄控制，相对于传统的全亮全灭控制，可最大程度地节约
能源，降低能源浪费量，特别是在深夜人车均少时，这一效果更为突出。此外，由于是针对行人正在通过的区域地灯进行点亮，可利于车辆驾驶人员直接感知行人的所在位置，提高行人通过安全性，便于实际应用和推广。
10.在一个可能的设计中，在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯，包括：
11.根据所述交通状况识别结果，判断是否有行人进入所述人行道地面的某个人行区域且是否有车辆进入与所述某个人行区域对应的预设车行区域，其中，所述预设车行区域是指预先判定在车辆进入时会对所述某个人行区域中的行人造成人车冲突风险的车道区域；
12.若是，则以灯光预警方式控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯。
13.在一个可能的设计中，当所述交通信号地灯控制系统还包括有布置在所述交叉路口的且通信连接所述主控板的音箱时，所述主控板还用于在根据所述交通状况识别结果判定有行人进入所述某个人行区域且有车辆进入所述预设车行区域时，控制所述音箱发出预警声音。
14.在一个可能的设计中，在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯，包括：
15.在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，根据预先记录的且人行区域与有源交通信号地灯的布置关系，确定嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯的唯一编号；
16.根据编号与地址的预设关联关系，获取所述至少一个有源交通信号地灯的组播地址或所述至少一个有源交通信号地灯中各个有源交通信号地灯的单播地址；
17.向所有在线的所述有源交通信号地灯发送携带有所述组播地址或所述单播地址的点亮指令，以便所述有源交通信号地灯在收到所述点亮指令后，若发现本地地址与所述组播地址或所述单播地址匹配，则点亮本地灯珠。
18.在一个可能的设计中，在发现所述某个人行区域已无行人时，控制熄灭所述至少一个有源交通信号地灯,包括：
19.向所有在线的所述有源交通信号地灯发送携带有所述组播地址或所述单播地址的熄灭指令，以便所述有源交通信号地灯在收到所述熄灭指令后，若发现本地地址与所述组播地址或所述单播地址匹配，则熄灭本地灯珠。
20.在一个可能的设计中，还包括有分别通信连接所述智能摄像头中的算法处理器和所述主控板的交换机，其中，所述交换机用于将所述交通状况识别结果中转传送至所述主控板。
21.在一个可能的设计中，还包括有通信连接所述交换机的网关和通信连接所述网关的模型训练服务器，其中，所述模型训练服务器用于建立并训练得到用于检测行人/和车辆的交通状况识别模型，以便在模型训练完成后，通过所述网关和所述交换机，将已训练的交通状况识别模型传送并部署到所述智能摄像头的算法处理器中。
22.在一个可能的设计中，所述智能摄像头的数目有多个且在所述交叉路口以不同视角布置它们的镜头模组。
23.在一个可能的设计中，所述有源交通信号地灯包括有依次电连接的电源、地灯控制板和光源，其中，所述地灯控制板上布置有通信相连的可编程逻辑控制器和非易失存储器。
24.在一个可能的设计中，所述光源采用为led光源的红光灯珠、黄光灯珠、绿光灯珠和/或白光灯珠。
25.本发明的技术效果：
26.(1)本发明创造提供了一种基于交通状况实时识别结果对地灯进行针对性控制的新方案，即包括有智能摄像头、主控板和有源交通信号地灯，其中，所述智能摄像头包括有镜头模组和算法处理器，所述算法处理器部署有预先已训练的且用于检测行人的交通状况识别模型，所述有源交通信号地灯的数目有多个且分别嵌设在交叉路口的人行道地面上，可由所述智能摄像头根据采集的实时现场图像，通过所述交通状况识别模型得到实时的交通状况识别结果，然后由所述主控板根据是否有行人进出的交通状况识别结果，来对所述人行道地面的各个人行区域进行地灯点亮或熄灭控制，如此可有针对性地对位于整条人行道上的部分地灯进行单独亮熄控制，相对于传统的全亮全灭控制，可最大程度地节约能源，降低能源浪费量，特别是在深夜人车均少时，这一效果更为突出；
27.(2)由于是针对行人正在通过的区域地灯进行点亮，可利于车辆驾驶人员直接感知行人的所在位置，提高行人通过安全性，便于实际应用和推广。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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获得其他的附图。
29.图1是本发明提供的交通信号地灯控制系统的施工安装示意图。
30.图2是本发明提供的交通信号地灯控制系统的工作方式示例图。
31.上述附图中：1-智能摄像头；2-主控板；3-有源交通信号地灯；4-交换机；5-网关；6-模型训练服务器；100-行人；200-车辆。
具体实施方式
32.下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
33.应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
34.应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a、单独存在b或者同时存在a和b等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a或者同时存在a和b等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
35.如图1所示，本实施例提供的所述交通信号地灯控制系统，包括但不限于有智能摄像头1、主控板2和有源交通信号地灯3，其中，所述智能摄像头1包括但不限于有镜头模组和算法处理器，所述算法处理器部署有预先已训练的且用于检测行人/和车辆的交通状况识别模型，所述有源交通信号地灯3的数目有多个且分别嵌设在交叉路口的人行道地面上；所述镜头模组，用于采集获取所述交叉路口的实时现场图像；所述算法处理器，通信连接所述镜头模组，用于根据所述实时现场图像，通过所述交通状况识别模型得到实时的交通状况识别结果；所述主控板2，分别通信连接所述算法处理器和各个所述有源交通信号地灯3，用于在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯3，然后在发现所述某个人行区域已无行人时，控制熄灭所述至少一个有源交通信号地灯3。
36.如图1所示，在所述交通信号地灯控制系统的具体结构中，所述智能摄像头1的数目优选有多个且在所述交叉路口(即人行道与车道交叉的路口)以不同视角布置它们的镜头模组，如此可确保使采集的现场图像能够涵盖所述交叉路口的各个区域，包括但不限于车道区域和人行道区域，如图1所示，所述智能摄像头1有3个且分别安装在车道侧方和斑马线人行道两端的交通信号杆上，可以实现至少对区域a、区域b、区域c、区域d(前述区域a～d即构成所述人行道地面)和区域e(即车道的一部分区域)等区域的现场成像及交通状况识别。在所述智能摄像头1中，所述镜头模组和所述算法处理器(例如具备1tops算力)都可采用现有硬件产品实现，并可通过常规线路实现两者的通信相连。所述交通状况识别模型可以但不限于采用基于支持向量机、k最邻近法、随机梯度下降法、多变量线性回归、多层感知机、决策树、反向传播神经网络、卷积神经网络或径向基函数网络等建模而得的人工智能模型，其中，所述支持向量机、所述k最邻近法、所述随机梯度下降法、所述多变量线性回归、所述多层感知机、所述决策树、所述反向传播神经网络和所述径向基函数网络等均为现有人工智能方法中的常见方案，即可通过常规的率定验证建模方式(其具体过程包括有模型的率定过程和校核过程，即是先通过对比模型模拟结果与实测数据，然后根据对比结果调整模型参数，使得模拟结果与实际吻合的过程)，得到完成深度学习训练的所述交通状况识别模型。所述交通状况识别模型的具体识别内容可以但不限于包含有对行人和/或车辆(包括机动车和/或非机动车)等交通目标的检测识别以及对行人闯红灯、车辆闯红灯、非机动车不戴安全头盔和/或机动车不礼让行人等交通事件的检测识别，如此在模型完成训练后，可通过将所述实时现场图像导入所述交通状况识别模型，输出得到在交叉路口现场是否有行人、有车辆、有行人闯红灯、有车辆闯红灯、有非机动车不戴安全头盔和/或有机动车不礼让行人等交通状况。此外，考虑识别模型的训练过程需要消耗大量的计算资源，所述交通状况识别模型优选在其他计算机设备上完成训练后，再部署到所述算法处理器上。
37.所述主控板2也可采用现有硬件产品实现，例如采用基于stm32系列微处理器的单片机开发板；具体的，所述主控板2可以但不限于通过rs485总线通信连接各个所述有源交
通信号地灯3。所述主控板2可以预先通过可视化的人机交互界面人为配置多个检测区域(例如用于代表所述人行道地面的区域a～d和用于代表车道的区域e等)，以便根据所述交通状况识别结果检测在这些区域是否有特别的交通状况，并对所述有源交通信号地灯3做出相应的控制动作；例如，当通过所述交通状况识别结果(其可以来自一个所述智能摄像头1，也可以来自多个所述智能摄像头1)发现有行人进入区域b和区域d时，可控制点亮嵌设在所述区域b的8个所述有源交通信号地灯3和嵌设在所述区域d的6个所述有源交通信号地灯3，并在发现区域a和区域c已无行人时，可控制熄灭嵌设在所述区域a的8个所述有源交通信号地灯3和嵌设在所述区域c的8个所述有源交通信号地灯3，如图2所示。此外，所述主控板2可以但不限于布置在所述交通信号杆上的防水箱内。
38.所述有源交通信号地灯3可以但不限于嵌设在所述人行道地面的左右两侧，如图1所示，如此可用于在所述主控板2的控制下进行点亮和熄灭，起到如下传统作用：引导车辆和行人通行，同时警示司机和行人注意避障，等等。具体的，所述有源交通信号地灯3包括但不限于有依次电连接的电源、地灯控制板和光源，其中，所述地灯控制板上布置有通信相连的可编程逻辑控制器和非易失存储器。所述电源用于提供电路运行及发光所需的电能，可以但不限于采用dc24v电源。所述地灯控制板用于响应来自所述主控板的控制指令，以便点亮或熄灭本地光源,其中，所述可编程逻辑控制器用于执行控制逻辑，所述非易失存储器用于存储与所述控制逻辑相关的静态数据。所述光源可优选采用标准小功率的led(light-emitting diode，发光二极管)光源，以便使得整个地灯具有功耗低、节能环保和可视距离远达500米等的特点；具体的，所述光源可以但不限于采用为led光源的红光灯珠、黄光灯珠、绿光灯珠和/或白光灯珠等。此外，所述有源交通信号地灯3的外壳优选为铸铝+聚碳酸酯材质，以便实现耐水、耐油和防腐蚀等的目的；所述有源交通信号地灯3的防水橡皮圈优选为硅胶材质，以便实现防水性能优良、耐高温和抗老化等的目的；所述有源交通信号地灯3的抗压玻璃盖优选为高强度钢化玻璃，以便实现透光度强、光线辐射面宽、承重能力强和静态抗压达75吨等的目的；以及所述有源交通信号地灯3的所有紧固螺丝均用不锈钢材质，以便使防护等级达ip68。
39.由此基于前述的交通信号地灯控制系统的详细描述，提供了一种基于交通状况实时识别结果对地灯进行针对性控制的新方案，即包括有智能摄像头、主控板和有源交通信号地灯，其中，所述智能摄像头包括有镜头模组和算法处理器，所述算法处理器部署有预先已训练的且用于检测行人的交通状况识别模型，所述有源交通信号地灯的数目有多个且分别嵌设在交叉路口的人行道地面上，可由所述智能摄像头根据采集的实时现场图像，通过所述交通状况识别模型得到实时的交通状况识别结果，然后由所述主控板根据是否有行人进出的交通状况识别结果，来对所述人行道地面的各个人行区域进行地灯点亮或熄灭控制，如此可有针对性地对位于整条人行道上的部分地灯进行单独亮熄控制，相对于传统的全亮全灭控制，可最大程度地节约能源，降低能源浪费量，特别是在深夜人车均少时，这一效果更为突出。此外，由于是针对行人正在通过的区域地灯进行点亮，可利于车辆驾驶人员直接感知行人的所在位置，提高行人通过安全性，便于实际应用和推广。
40.优选的，在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯3，包括但不限于有：根据所述交通状况识别结果，判断是否有行人进入所述人行道地面的某个人行区域
且是否有车辆进入与所述某个人行区域对应的预设车行区域，其中，所述预设车行区域是指预先判定在车辆进入时会对所述某个人行区域中的行人造成人车冲突风险的车道区域；若是，则以灯光预警方式控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯3。如图2所示，若所述某个人行区域为区域b，则可以同时判断与所述区域b对应的预设车行区域——区域e是否有车辆进入，若有，则可认为会对该区域b中的行人造成人车冲突风险，此时就需要进行灯光预警(具体方式可以但不限于为使所述至少一个有源交通信号地灯3闪烁)，以便提醒司机和行人注意规避风险，提高人车通行安全性。此外，为了实现声光预警目的，进一步优选的，当所述交通信号地灯控制系统还包括有布置在所述交叉路口的且通信连接所述主控板2的音箱(附图中未示出)时，所述主控板2还用于在根据所述交通状况识别结果判定有行人进入所述某个人行区域且有车辆进入所述预设车行区域时，控制所述音箱发出预警声音。
41.优选的，在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，控制点亮嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯3，包括但不限于有：先在根据所述交通状况识别结果发现有行人进入所述人行道地面的某个人行区域时，根据预先记录的且人行区域与有源交通信号地灯3的布置关系，确定嵌设在所述某个人行区域的至少一个有源交通信号地灯3的唯一编号；然后根据编号与地址的预设关联关系，获取所述至少一个有源交通信号地灯3的组播地址或所述至少一个有源交通信号地灯3中各个有源交通信号地灯3的单播地址；最后向所有在线的所述有源交通信号地灯3发送携带有所述组播地址或所述单播地址的点亮指令，以便所述有源交通信号地灯3在收到所述点亮指令后，若发现本地地址与所述组播地址或所述单播地址匹配，则点亮本地灯珠。所述布置关系可在施工安装所述有源交通信号地灯3时记录，例如针对区域b，可记录布置有唯一编号为5、6、7、8、20、21、22和23等8个所述有源交通信号地灯3。在所述有源交通信号地灯3中，对应的本地地址可通过烧录软件写入所述非易失存储器中。此外，同样的，在发现所述某个人行区域已无行人时，控制熄灭所述至少一个有源交通信号地灯3,包括但不限于有：向所有在线的所述有源交通信号地灯3发送携带有所述组播地址或所述单播地址的熄灭指令，以便所述有源交通信号地灯3在收到所述熄灭指令后，若发现本地地址与所述组播地址或所述单播地址匹配，则熄灭本地灯珠。
42.优选的，还包括有分别通信连接所述智能摄像头1中的算法处理器和所述主控板2的交换机4，其中，所述交换机4可以但不限于用于将所述交通状况识别结果中转传送至所述主控板2。所述交换机4在所述智能摄像头1为多个时，可便于实现所述主控板2与多个所述算法处理器的通信连接，其具体可采用现有硬件产品实现。此外，所述交换机4可以但不限于布置在所述交通信号杆上的防水箱内，并通过网线(例如rj45线)分别通信连接所述智能摄像头1中的算法处理器和所述主控板2。
43.进一步优选的，还包括有通信连接所述交换机4的网关5和通信连接所述网关5的模型训练服务器6，其中，所述模型训练服务器6用于建立并训练得到用于检测行人/和车辆的交通状况识别模型，以便在模型训练完成后，通过所述网关5和所述交换机4，将已训练的交通状况识别模型传送并部署到所述智能摄像头1的算法处理器中。所述网关5和所述模型训练服务器6都可采用现有硬件产品实现，其中，所述网关5可以但不限于布置在所述交通信号杆上的防水箱内，并通过网线(例如rj45线)分别通信连接所述交换机4，而所述模型训
练服务器6可布置在远端/云端，并具有图形加速处理器，以便通过深度学习训练模型，以及通过光纤/4g模块通信连接所述网关5。如此可随时从云端更新模型到各个所述算法处理器中，进而不需要将视频传到云端进行识别处理，使整个控制系统具有低时延的特点。
44.综上，采用本实施例所提供的交通信号地灯控制系统，具有如下技术效果：
45.(1)本实施例提供了一种基于交通状况实时识别结果对地灯进行针对性控制的新方案，即包括有智能摄像头、主控板和有源交通信号地灯，其中，所述智能摄像头包括有镜头模组和算法处理器，所述算法处理器部署有预先已训练的且用于检测行人的交通状况识别模型，所述有源交通信号地灯的数目有多个且分别嵌设在交叉路口的人行道地面上，可由所述智能摄像头根据采集的实时现场图像，通过所述交通状况识别模型得到实时的交通状况识别结果，然后由所述主控板根据是否有行人进出的交通状况识别结果，来对所述人行道地面的各个人行区域进行地灯点亮或熄灭控制，如此可有针对性地对位于整条人行道上的部分地灯进行单独亮熄控制，相对于传统的全亮全灭控制，可最大程度地节约能源，降低能源浪费量，特别是在深夜人车均少时，这一效果更为突出；
46.(2)由于是针对行人正在通过的区域地灯进行点亮，可利于车辆驾驶人员直接感知行人的所在位置，提高行人通过安全性，便于实际应用和推广。
47.最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。