基于視頻識別的智能交通燈控制器設(shè)計

　　目前我國大部分城市的交通燈控制仍然采用定時控制，無法有效利用道路資源。本文重點介紹了一種基于可編程控制器的智能交通燈控制器的設(shè)計，通過視頻識別獲取車流量信息，從而控制交通燈的紅綠燈時間，更大限度地縮減車輛等待時間，緩解交通壓力。

　　引言

　　現(xiàn)有交通燈控制系統(tǒng)主要分為兩類[1]：定時控制和感應(yīng)式控制。定時控制不能適應(yīng)車流的動態(tài)變化，當(dāng)某條路段的車流量很大的時候卻要等待紅燈，而另一方向的路并不忙或者車流量很小卻是綠燈，出現(xiàn)空道占時，這種尷尬的現(xiàn)象不僅讓司機乘客都怨聲載道，還造成了資源浪費?，F(xiàn)在為解決某些大城市交通擁擠的問題，在繁忙路段和高峰時段需要由交警來現(xiàn)場指揮，這種方法也只是臨時緩解交通問題，并且這一方案造成了很大的人和物的資源浪費。因此定時控制方式只適用于路面車流量較少的情況，根本無法滿足我國現(xiàn)在各大城市交通發(fā)展需求;感應(yīng)式控制易受外界干擾[2]，且在安裝過程中，容易造成對道路的損壞。此外，這兩種控制方式都只能單獨地控制某一點，并不能實時、多點、聯(lián)測、聯(lián)動地控制。

　　基于視頻識別的車輛檢測

　　基于視頻圖像處理技術(shù)的交通檢測系統(tǒng)，通過安裝在道路旁邊或者中間隔離帶的支架上的攝像機和圖像采集設(shè)備將實時的視頻信息采入，經(jīng)過對視頻圖像的實時處理分析可以得出各種交通信息?？梢詭椭治鲕囕v的運行狀態(tài)、轉(zhuǎn)彎情況。利用背景減法、幀間差分和幀內(nèi)差分等可以檢測到車輛存在情況[3];利用車輛模型匹配法可以得到車輛分類信息[4];利用目標(biāo)物體跟蹤和預(yù)測估計，可以跟蹤車輛，分析得出車輛運行情況[5]。利用這些信息，可以進(jìn)一步地分析出車輛通行情況、車流密度、車輛排隊情況和車速等多種信息?；谝曨l識別技術(shù)的交通信息采集法，其信息采集區(qū)域較大，能提供多種交通信息。系統(tǒng)硬件設(shè)備簡單，維護(hù)方便，性價比很高，全壽命成本低，升級容易;設(shè)備可移動，安裝調(diào)試不影響交通。

　　交通燈控制方案設(shè)計

　　該系統(tǒng)設(shè)計采用分級控制結(jié)構(gòu)，包括單點控制和協(xié)調(diào)控制兩級控制。系統(tǒng)包括視頻采集終端、視頻分析處理器、單點控制器、協(xié)調(diào)控制器、交通信號燈和數(shù)字顯示器等六個部分組成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。首先由視頻采集終端采集十字路口四個方向的交通圖像信息，將圖像信息傳輸至視頻分析處理器，通過視頻識別、分析處理、信息提取、噪聲過濾和信息轉(zhuǎn)換等過程，最終解析出交通燈的控制信息，傳輸至單點控制器，控制所在路口的交通信號燈的紅黃綠燈的顯示狀態(tài)和數(shù)字顯示器顯示倒計時計數(shù)。同時，各路口的單點控制器按照一個合適的周期將該路口的信息上傳至協(xié)調(diào)控制器，協(xié)調(diào)控制器經(jīng)過信息處理、比對分析等過程對部分需要調(diào)整的路口發(fā)出交通燈協(xié)調(diào)控制信息，實現(xiàn)全線交通最優(yōu)化管理。

　　單點控制器設(shè)計

　　單點控制器采用可編程控制器(PLC)進(jìn)行編程實現(xiàn)，其中包括兩個處理模塊，一個是模擬信號處理模塊PLC模塊一，如圖2所示。

　　另一個是數(shù)字信號處理模塊PLC模塊二，如圖3所示。分別識別處理東、南、西、北四個方向視頻信號的四路視頻分析處理器，其輸出信號作為PLC模塊一的四路輸入信號，經(jīng)過CPU運算處理，得到控制值，作為PLC模塊二的四路開關(guān)量輸出信號，控制交通信號燈的紅燈、綠燈、黃燈和左轉(zhuǎn)向燈的顯示，一路PLC模塊一輸出信號控制數(shù)字顯示器開始倒計時顯示。