一種智能交通燈控制方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能交通燈控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控攝像頭、交通信號燈和倒計時燈，還包括路口車流量檢測微處理器、交通信號配時自動調整計算微處理器、顯示驅動模塊、數(shù)字圖像處理器、I/O接口，控制器自動調整交通燈的信號配時，使路口各方向的綠燈利用率和車流輛相比，按相同的趨勢增加或減小，有效動態(tài)識別路口的流量狀況，自動調節(jié)信號配時，減小擁堵。
【專利說明】一種智能交通燈控制方法和系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通領域，尤其涉及交通領域中的智能交通燈控制器。

【背景技術】
[0002] 當前，我國主要大中城市的市內交通形勢都不容樂觀，車輛多，道路堵，車輛尾氣 排放污染嚴重，這些在某種程度上已經(jīng)成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的一個重要因素。中國科學 院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究組專家的研究成果表明，因交通擁堵和管理問題，中國15座城市每 天損失近10億元財富。另外，擁堵的交通還容易造成駕駛人的不良心理情緒，增加了發(fā)生 交通事故的概率。
[0003] 運用先進技術是解決當前城市交通困境的一個有效途徑，借助先進的技術，可以 充分挖掘現(xiàn)有交通設施的潛能，用有限的交通資源承擔盡可能多的人和物的運輸，以解決 交通需求的不斷增長和交通資源匱乏之間的矛盾。其在解決城市交通擁堵方面具有立竿見 影效果的一個應用就是在道路平面交叉口安裝智能交通燈取代傳統(tǒng)的交通燈。傳統(tǒng)的交通 燈采用固定的信號周期和綠信比，不能根據(jù)路口交通流量的動態(tài)變化自動調節(jié)，往往存在 車多的路口綠燈通行時間短、無車或少車的路口卻亮著綠燈的情況，路口的通行能力被浪 費了。而智能交通信號燈能根據(jù)路口交通流量的實時變化，采用相應的智能控制算法動態(tài) 調節(jié)交通信號燈的參數(shù)，使通過路口車輛的等待時間大為縮短，路口的通行效率得到提高。
[0004] 盡管智能交通信號燈有如此吸引人的優(yōu)勢，研究人員也對此開展了研究，設計出 一些智能交通信號燈控制方案，但在現(xiàn)階段，它并沒有得到大規(guī)模的推廣使用，究其原因， 主要是現(xiàn)有的智能交通燈控制方法需要實時檢測路口來車方向的車輛等待數(shù)量，這要求在 每條車道停車線后方相隔一定距離的兩個地方安裝兩個車輛檢測器，并將檢測到的車輛數(shù) 據(jù)傳輸?shù)浇煌ㄐ盘柨刂破?，其安裝的工程量較大，對施工路段的交通會造成影響，并且還有 可能破壞現(xiàn)有路面，需要的資金投入也比較多。車輛檢測器主要有超聲波、紅外、微波雷達、 地感線圈等類型，各類檢測器各有優(yōu)劣，其選用也沒有統(tǒng)一的標準。上述種種因素使得交通 管理部門難以下定決心，在路口統(tǒng)一安裝智能交通燈控制器。
[0005] 針對上述困難，本發(fā)明公開了一種平面交叉口智能交通燈方案，其核心思想是充 分利用路口現(xiàn)有硬件設備，只需更換交通信號控制機，同時連接路口的高清攝像頭視頻信 號，采用相應的圖像處理和交通燈信號時長動態(tài)調節(jié)算法，實現(xiàn)信號燈的動態(tài)調節(jié)。其改 造僅涉及到更換交通信號控制機和連接路口攝像頭視頻信號，可以在路邊的控制箱周圍進 行，不會阻斷交通。而且安裝和調試的時間很短，可選擇夜間施工。或者白天施工，使用移 動式交通信號燈臨時管理路口交通。其改造過程方便快捷，而且設備成本小。


【發(fā)明內容】

[0006] -種智能交通燈控制方案，利用道路平面交叉口現(xiàn)有的監(jiān)控攝像頭，采集路口交 通狀況的視頻信息，使用圖像處理算法獲取路口各方向的交通流量數(shù)據(jù)。控制器根據(jù)此數(shù) 據(jù)和設定的算法，自動調整交通燈的信號配時，使路口各方向的綠燈利用率和車流輛相比， 按相同的趨勢增加或減小，本發(fā)明的具體方案如下：
[0007] 設置一種智能交通燈控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控攝像頭、交通信號燈和倒計時燈，所述 系統(tǒng)還包括路口車流量檢測微處理器、交通信號配時自動調整計算微處理器、顯示驅動模 塊、數(shù)字圖像處理器、I/O接口：
[0008] 監(jiān)控攝像頭將獲得的視頻發(fā)送至數(shù)字圖像處理器，數(shù)字圖像處理器進行圖像處理 后將處理結果輸出至路口車流量檢測微處理器，所述路口車流量檢測微處理器經(jīng)過處理得 到車流量信息并傳送給交通信號配時自動調整計算微處理器，所述交通信號配時自動調整 計算微處理器經(jīng)過處理得到信號配時結果后，調用I/O接口與顯示驅動模塊，將信號配時 結果輸出至交通信號燈和倒計時燈。
[0009] 所述路口車流量檢測微處理器采用如下步驟得到車流量信息：
[0010] A)識別出交通燈一個信號周期內通過路口各個方向的車輛數(shù)目和車型；
[0011] B)根據(jù)大型車和小型車的長度比，折算出等效的小型汽車數(shù)目；
[0012] C)將該數(shù)目除以路口該方向的車道數(shù)，得到該方向每股車道的車流量ni。
[0013] 所述交通信號配時自動調整計算微處理器（4)采用如下方法調整紅綠燈的信號配 時：
[0014] A)記路口的兩個方向分別為X和y，設交通信號燈的信號周期為t，含四個相位，分 別為X方向直行、X方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位時長分別為&、t2、t3和t 4， 則得到式（I):
[0015] t=t1+t2+t3+t 4 (1)
[0016] B)設各相位期間單個車道平均通過的交通流量數(shù)分別為ni、n2、n3和n 4，定義綠燈 利用率n為單個車道通過的交通流量與綠燈時長之比，則各綠燈相位的綠燈時長利用率 分別為

【權利要求】
1. 一種智能交通燈控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控攝像頭（I )、交通信號燈和倒計時燈（2)，其特 征在于：所述系統(tǒng)還包括路口車流量檢測微處理器（3)、交通信號配時自動調整計算微處 理器（4)、顯示驅動模塊（5)、數(shù)字圖像處理器（6)、I/O接口（7): 監(jiān)控攝像頭（1)將獲得的視頻發(fā)送至數(shù)字圖像處理器（6 )，數(shù)字圖像處理器（6 )進行圖 像處理后將處理結果輸出至路口車流量檢測微處理器（3)，所述路口車流量檢測微處理器 (3)經(jīng)過處理得到車流量信息并傳送給交通信號配時自動調整計算微處理器（4)，所述交通 信號配時自動調整計算微處理器（4)經(jīng)過處理得到信號配時結果后，調用I/O接口（7)與顯 示驅動模塊（5)，將信號配時結果輸出至交通信號燈和倒計時燈（2)。
2. -種如權利要求1所述的智能交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述路口車流量檢測微處理器（3)采用如下步驟得到車流量信息： A) 識別出交通燈一個信號周期內通過路口各個方向的車輛數(shù)目和車型； B) 根據(jù)大型車和小型車的長度比，折算出等效的小型汽車數(shù)目； C) 將該數(shù)目除以路口該方向的車道數(shù)，得到該方向每股車道的車流量rv
3. -種如權利要求1或2所述的智能交通燈控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述交通信號配時自動調整計算微處理器（4)采用如下方法調整紅綠燈的信號配時： A) 記路口的兩個方向分別為X和y，設交通信號燈的信號周期為t，含四個相位，分別為 X方向直行、X方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位時長分別為Wt3和t4，則得到 式（1): t=t1+t2+t3+t4 (1) B) 設各相位期間單個車道平均通過的交通流量數(shù)分別為ni、n2、n3和n 4，定義綠燈利用 率n為單個車道通過的交通流量與綠燈時長之比，則各綠燈相位的綠燈時長利用率分別 為
路口的綠燈時長平均利用率為
一般情況下，上述個利用率并不相等，即 Tjl ^ 1]2 ^ f]3 ^ 7]4 ^ 7] (4) C) 記一個信號周期結束時，測得的該信號周期期間交通參數(shù)為ti，（i=l，2, 3, 4)和療， 則下一信號周期各相位的信號時長基本值t/，（i=l，2, 3, 4)為
D)根據(jù)路口的實際情況，各相位相應有一個最小綠燈時間，記為tgmin，根據(jù)上述&'和 的比較結果，下一信號周期各信號時長的設置分兩種情況考慮： (I) t/ 3tgmin, (i=l, 2, 3, 4) 取t/為下一信號周期各相位的信號時長，新的信號周期時間保持不變，而各相位的綠 燈利用率預期值相同，均為療； ⑵至少存在一相j，j G {1，2, 3, 4}，滿足t'」〈t_ 將小于tgmin的t/值調整為Uin，其借用的時間均勻地分攤到其它相位，為此，首先將 t/ (i=l，2, 3, 4)按由小到大排序，新的序列記為Si，根據(jù)Si與tgmin的關系，進行相應的調 整。
4. 一種智能交通燈控制方法，其特征在于：包括監(jiān)控攝像頭（1)、交通信號燈和倒計時 燈（2)，所述系統(tǒng)還包括路口車流量檢測微處理器（3)、交通信號配時自動調整計算微處理 器（4)、顯示驅動模塊（5)、數(shù)字圖像處理器（6)、I/O接口（7): 監(jiān)控攝像頭（1)將獲得的視頻發(fā)送至數(shù)字圖像處理器（6 )，數(shù)字圖像處理器（6 )進行圖 像處理后將處理結果輸出至路口車流量檢測微處理器（3)，所述路口車流量檢測微處理器 (3)經(jīng)過處理得到車流量信息并傳送給交通信號配時自動調整計算微處理器（4)，所述交通 信號配時自動調整計算微處理器（4)經(jīng)過處理得到信號配時結果后，調用I/O接口（7)與顯 示驅動模塊（5)，將信號配時結果輸出至交通信號燈和倒計時燈（2)。
5. -種如權利要求4所述的智能交通燈控制方法，其特征在于： 所述路口車流量檢測微處理器（3)采用如下步驟得到車流量信息： A) 識別出交通燈一個信號周期內通過路口各個方向的車輛數(shù)目和車型； B) 根據(jù)大型車和小型車的長度比，折算出等效的小型汽車數(shù)目； C) 將該數(shù)目除以路口該方向的車道數(shù)，得到該方向每股車道的車流量rv
6. -種如權利要求4或5所述的智能交通燈控制方法，其特征在于： 所述交通信號配時自動調整計算微處理器（4)采用如下方法調整紅綠燈的信號配時： A)記路口的兩個方向分別為X和y，設交通信號燈的信號周期為t，含四個相位，分別為 X方向直行、X方向左拐、y方向直行、y方向左拐，其相位時長分別為Wt3和t4，則得到 式（I): t=t1+t2+t3+t4 (I) B) 設各相位期間單個車道平均通過的交通流量數(shù)分別為ni、n2、n3和n 4，定義綠燈利用 率n為單個車道通過的交通流量與綠燈時長之比，則各綠燈相位的綠燈時長利用率分別 為
C) 記一個信號周期結束時，測得的該信號周期期間交通參數(shù)為b (i=l，2, 3, 4)和療， 則下一信號周期各相位的信號時長基本值t/，（i=l，2, 3, 4)為
D) 根據(jù)路口的實際情況，各相位相應有一個最小綠燈時間，記為tgmin，根據(jù)上述&'和 的比較結果，下一信號周期各信號時長的設置分兩種情況考慮： (I) t/ 3tgmin, (i=l, 2, 3, 4) 取t/為下一信號周期各相位的信號時長，新的信號周期時間保持不變，而各相位的綠 燈利用率預期值相同，均為療； (2)至少存在一相 j，j G {1，2, 3, 4}，滿足 t' j〈t_ 將小于tgmin的t/值調整為Uin，其借用的時間均勻地分攤到其它相位，為此，首先將 t/ (i=l，2, 3, 4)按由小到大排序，新的序列記為Si，根據(jù)Si與tgmin的關系，進行相應的調 整。
【文檔編號】G08G1/08GK104332058SQ201310330202
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權日:2013年7月31日
【發(fā)明者】陳海進 申請人:南通大學