專利名稱：一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法
一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于交通控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法。
背景技術(shù)：
紅綠燈是城市交通系統(tǒng)中的重要組成成分。它在確保交通安全，規(guī)范車輛行為方面都起到了不可替代的作用。盡管我國大型城市中架設(shè)有高速環(huán)路，免去了一部分紅綠燈， 但在普通街道以及十字路口中，紅綠燈仍是規(guī)范各種車輛行為的主要手段之一。為了更有力的制止各種交通違規(guī)行為，在十字路口以及街道的某些重要地段往往有配合監(jiān)管的各類攝像頭，主要用于捕捉違規(guī)車輛行為，記錄車牌照信息等等；可以說，在監(jiān)視車輛行為以及車牌照識別方面，計算機(jī)視覺已經(jīng)有了長足的發(fā)展。
路段行人過街控制是城市交通信號控制的重要內(nèi)容，對如何提高行人過街效率， 同時最大程度減少車輛等待延誤時間有著重要意義。傳統(tǒng)的路段行人過街控制方法一般是根據(jù)路段歷史行人交通量情況或控制經(jīng)驗制定定時控制方案，此種控制方法在交通量變化較為穩(wěn)定的狀況下較為適用，在行人流量變化較大時難以適應(yīng)交通需求，會浪費寶貴的交通資源，影響交通運行效率。
申請?zhí)枮?01010121624. 0的中國專利公開了一種自適應(yīng)式智能交通燈及其控制方法，其使用攝像機(jī)獲取各方向道路的視頻圖像，對圖像進(jìn)行信息提取，根據(jù)等待排隊車輛的密度以及等待過街行人的密度，對交通燈進(jìn)行切換控制；其控制策略只適用于車流量與人流量大致相當(dāng)且十字路口較多的城鎮(zhèn)道路環(huán)境下；而對于車流量相對小于人流量且十字路口較少的城鄉(xiāng)道路環(huán)境下，該控制方式的交通運行效率并不理想，且計算機(jī)視覺對于車輛和行人雙重識別及密度分析，計算量大，可靠低。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，能夠有效提高城鄉(xiāng)道路環(huán)境下的交通運行效率，且控制識別可靠性尚ο
一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，包括如下步驟
(1)獲取控制閾值信息；
(2)實時采集人行道兩端待行區(qū)的視頻圖像，從視頻圖像中提取出處于待行區(qū)的待行人數(shù)信息；
(3)根據(jù)控制閾值信息和待行人數(shù)信息，對信號燈進(jìn)行切換控制。
所述的控制閾值信息包括機(jī)動車相位最長綠燈顯示時間、行人相位最長綠燈顯示時間、機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間、行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間、 最大待行人數(shù)和最小待行人數(shù)。
所述的步驟(3)中，對機(jī)動車信號燈和行人信號燈進(jìn)行切換控制的策略如下
a.當(dāng)機(jī)動車相位為綠燈，行人相位為紅燈時，判斷機(jī)動車相位綠燈顯示時間是否達(dá)到機(jī)動車相位最長綠燈時間若是，經(jīng)機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間過渡后，將機(jī)動車相位切換為紅燈，行人相位切換為綠燈；若否，且人行道待行區(qū)的待行人數(shù)大于最大待行人數(shù)時，經(jīng)機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間過渡后，將機(jī)動車相位切換為紅燈，行人相位切換為綠燈；b.當(dāng)機(jī)動車相位為紅燈，行人相位為綠燈時，判斷人行道綠燈的顯示時長是否達(dá)到行人相位最長綠燈顯示時間若是，經(jīng)行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間過渡后，將行人相位切換為紅燈， 將機(jī)動車相位切換為綠燈；若否，且人行道待行區(qū)的待行人數(shù)小于最小待行人數(shù)，經(jīng)行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間過渡后，將行人相位切換為紅燈，機(jī)動車相位切換為綠燈。本發(fā)明充分考慮到城鄉(xiāng)道路環(huán)境下的實際交通狀況，以人行過街為優(yōu)先考慮的對象，通過計算機(jī)視覺檢測獲取人行道待行人數(shù)的信息，并根據(jù)信息對信號燈進(jìn)行切換控制， 能夠在保障行人過街安全的同時，合理的挖掘道路交通的時空資源，有效地提高城鄉(xiāng)道路環(huán)境下的交通運行效率；相對現(xiàn)有技術(shù)對于車輛和行人雙重識別，本發(fā)明檢測識別準(zhǔn)確率高，且控制可靠性強(qiáng)。


圖1為人行橫道俯視圖。圖2為本發(fā)明的控制流程示意圖。
具體實施例方式
為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案及其控制流程進(jìn)行詳細(xì)說明。本實施方式控制的對象為圖1中機(jī)動車道與人行道交叉口的信號燈，該道路環(huán)境處于城鄉(xiāng)區(qū)域，機(jī)動車道上往返的車輛較少，車輛在車道上行駛較為通暢；而車道兩側(cè)分別為居民住宅區(qū)和自由貿(mào)易市場，且離該交叉口最近的十字路口有1.5公里遠(yuǎn)，平日里車道兩側(cè)的行人都通過該人行道往返于兩地。針對該道路環(huán)境，本實施方式提出一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，包括如下步驟(1)獲取控制閾值信息。獲取包括機(jī)動車相位最長綠燈顯示時間、行人相位最長綠燈顯示時間、機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間、行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間、最大待行人數(shù)和最小待行人數(shù)的控制閾值，并根據(jù)這些控制閾值，對控制交叉口信號燈的控制系統(tǒng)進(jìn)行閾值設(shè)定。(2)實時采集視頻圖像并提取待行人數(shù)信息。利用兩個攝像頭分別朝向人行道兩端的待行區(qū)，實時采集兩端待行區(qū)的視頻圖像，并將視頻圖像提供給控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)從視頻圖像中提取出處于待行區(qū)的待行人數(shù)信息。
提取待行人數(shù)信息的方法主要是通過對于人臉的檢測以及對人肩部區(qū)域的檢測實現(xiàn)的；具體步驟包括
1)通過人臉檢測獲取人臉位置信息。當(dāng)前人臉檢測的方法是使用Haar濾波器進(jìn)行檢測。其原理是首先對一個使用類Haar的弱分類器輸入幾百幅圖像進(jìn)行訓(xùn)練。這幾百幅圖像是包括關(guān)于某個特定物體的，例如人臉，稱作正例；以及幾百個任一的圖像，稱作反例。 這些訓(xùn)練圖像都需要有相同的尺寸。我們這里使用已經(jīng)訓(xùn)練好的分類器對人臉進(jìn)行檢測。 同樣采用滑動窗口的方法，對于一個輸入圖像內(nèi)的所有位置進(jìn)行遍歷，尋找人臉區(qū)域，獲得人臉位置信息。
幻通過當(dāng)前圖像與背景圖像相減而得到前景像素部分。這里的背景圖像是指沒有人臉在攝像機(jī)區(qū)域中時，此時對應(yīng)的背景圖片。它在一定時間間隔內(nèi)是保持恒定的。通過兩幀圖像相減，得到不相同的像素集合。對于這一部分像素集合，取人臉區(qū)域?qū)?yīng)的像素部分并灰度化，即獲得了前景像素。
3)提取邊緣特征。對于前景像素部分，需要對我們關(guān)心的特征進(jìn)行提取。這里提取的是邊緣特征，邊緣特征采用Carmy算子進(jìn)行提取，得到一幅二值圖像，它代表了圖像中人臉的主要輪廓信息。
4)與肩部模板進(jìn)行匹配。這里挑選人體的肩部特征作為判定行人的特征，有兩點原因。肩部處于身體的較高位置，對于有一定高度的攝像機(jī)來說，除了臉部這是能最易檢測到的人體的最高位置的信息；另外肩部相對于身體其他部分來講，隨意擺動的幅度較小，也可以作為一個穩(wěn)定的用于檢測的特征。在與前景輪廓圖像進(jìn)行匹配時，同樣采用變化大小的滑動窗口對其進(jìn)行檢測，最終獲得行人人群的肩部信息。
5)對于獲得的人臉及肩部信息，做“或”運算，以確定待行區(qū)域內(nèi)的行人分布及數(shù)目。這里使用“或”運算的原因是，對于同一個中心位置的人臉及肩部信息，為其是一個行人；對于其他被遮擋住人臉或者肩部信息的行人，只要檢測到人臉或者肩部信息之一，就認(rèn)為該處存在行人。這是為了盡可能把所有的等候行人都包含入內(nèi)。根據(jù)與行人最終的位置信息，可獲得待行區(qū)域中行人的數(shù)量信息。
(3)判斷控制切換信號燈。
如圖2所示，控制系統(tǒng)根據(jù)控制閾值信息和待行人數(shù)信息，通過以下控制策略對機(jī)動車信號燈和行人信號燈進(jìn)行切換控制。
a.當(dāng)機(jī)動車相位為綠燈，行人相位為紅燈時，判斷機(jī)動車相位綠燈顯示時間是否達(dá)到機(jī)動車相位最長綠燈時間
若是，經(jīng)機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間過渡后，將機(jī)動車相位切換為紅燈，行人相位切換為綠燈；
若否，且人行道待行區(qū)的待行人數(shù)大于最大待行人數(shù)時，經(jīng)機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間過渡后，將機(jī)動車相位切換為紅燈，行人相位切換為綠燈；
b.當(dāng)機(jī)動車相位為紅燈，行人相位為綠燈時，判斷人行道綠燈的顯示時長是否達(dá)到行人相位最長綠燈顯示時間
若是，經(jīng)行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間過渡后，將行人相位切換為紅燈， 將機(jī)動車相位切換為綠燈；
若否，且人行道待行區(qū)的待行人數(shù)小于最小待行人數(shù)，經(jīng)行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間過渡后，將行人相位切換為紅燈，機(jī)動車相位切換為綠燈。
本實施方式中，機(jī)動車相位最長綠燈顯示時間為90s，行人相位最長綠燈顯示時間為60s，機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間為3s，行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間為10s，最大待行人數(shù)為12人，最小待行人數(shù)為4人。
權(quán)利要求
1.一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，包括如下步驟(1)獲取控制閾值信息；(2)實時采集人行道兩端待行區(qū)的視頻圖像，從視頻圖像中提取出處于待行區(qū)的待行人數(shù)信息；(3)根據(jù)控制閾值信息和待行人數(shù)信息，對信號燈進(jìn)行切換控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，其特征在于 所述的控制閾值信息包括機(jī)動車相位最長綠燈顯示時間、行人相位最長綠燈顯示時間、機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間、行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間、最大待行人數(shù)和最小待行人數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，其特征在于 所述的步驟(3)中，對機(jī)動車信號燈和行人信號燈進(jìn)行切換控制的策略如下a.當(dāng)機(jī)動車相位為綠燈，行人相位為紅燈時，判斷機(jī)動車相位綠燈顯示時間是否達(dá)到機(jī)動車相位最長綠燈時間若是，經(jīng)機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間過渡后，將機(jī)動車相位切換為紅燈，行人相位切換為綠燈；若否，且人行道待行區(qū)的待行人數(shù)大于最大待行人數(shù)時，經(jīng)機(jī)動車相位至行人相位間綠燈間隔時間過渡后，將機(jī)動車相位切換為紅燈，行人相位切換為綠燈；b.當(dāng)機(jī)動車相位為紅燈，行人相位為綠燈時，判斷人行道綠燈的顯示時長是否達(dá)到行人相位最長綠燈顯示時間若是，經(jīng)行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間過渡后，將行人相位切換為紅燈，將機(jī)動車相位切換為綠燈；若否，且人行道待行區(qū)的待行人數(shù)小于最小待行人數(shù)，經(jīng)行人相位至機(jī)動車相位間綠燈間隔時間過渡后，將行人相位切換為紅燈，機(jī)動車相位切換為綠燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于待行人數(shù)的路段行人過街感應(yīng)控制方法，包括(1)獲取控制閾值信息；(2)實時采集視頻圖像并提取待行人數(shù)信息；(3)判斷控制切換信號燈。本發(fā)明充分考慮到城鄉(xiāng)道路環(huán)境下的實際交通狀況，以人行過街為優(yōu)先考慮的對象，通過計算機(jī)視覺檢測獲取人行道待行人數(shù)的信息，并根據(jù)信息對信號燈進(jìn)行切換控制，能夠在保障行人過街安全的同時，合理的挖掘道路交通的時空資源，有效地提高城鄉(xiāng)道路環(huán)境下的交通運行效率；相對現(xiàn)有技術(shù)對于車輛和行人雙重識別，本發(fā)明檢測識別準(zhǔn)確率高，且控制可靠性強(qiáng)。
文檔編號G08G1/07GK102496289SQ20111040704
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者丁旭東, 王國華, 王立明, 邵堅達(dá) 申請人:浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院