基于圖像檢測與車間距延遲約束模型的交通信號控制方法技術

為了解決現有交叉路口信號控制還不能同時考慮排隊長度和交通流模型、影響車輛放行效率問題，本發明專利技術提出了一種基于圖像檢測與車間距延遲約束模型的交通信號控制方法，該方法設計了完整的多路圖像檢測方案，并以FPGA芯片作為交叉路口各個方向車輛排隊長度的檢測和處理中心，完成對交叉路口各個方向的圖像快速采集、圖像處理、車輛排隊長度和行人信息提取；同時，設置了完整的交通“綠沖突”約束、建立了優化指標函數和多車輛跟馳約束交通流模型，采用交叉路口放行車輛優化和依賴交通流模型時間對應的兩步法進行交通信號的優化配時，完成一個完整周期的交通信號控制優化設計；提高了交叉路口車輛放行效率。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種基于圖像檢測與車間距延遲約束模型的交通信號控制方法，其特征包含以下步驟：步驟1：交叉路口的交通信號控制方案每個信號周期設計一次，交通信號控制方案設計內容包括多路圖像信息檢測、“綠沖突”約束設置、排隊車輛交通流模型、信號優化設計四部分內容；交通信號控制方案設計時間Tsheji小于給定值，在信號執行過程中不能反復調整；在執行下一個信號周期之前Tsheji時刻就設計該周期交通信號控制方案，以保證多路圖像信息檢測得到最新的交通狀況；步驟2：將多路交通視頻經過視頻解碼模塊數字化后送入FPGA，在FPGA中先通過邊緣檢測和二值化、完成對圖像進行預處理并將其存入SRAM緩沖，然后根據車道線像素構成的車道檢測區域對圖像進行分割和腐蝕，提取出路口各個方向排隊車輛長度和車間距，并將相鄰兩幀圖像中指定的同一區域在FPGA進行比較，獲得有無目標運動信息以得到車輛運動速度；類似的方法用于檢測行人多寡和行進速度；多路圖像信息檢測獲取以下信息：⑴東向西直行：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達對面路口時間；⑵西向東直行：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達對面路口時間；⑶北向南直行：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達對面路口時間；⑷南向北直行：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達對面路口時間；⑸東向南左轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達南路口時間；⑹西向北左轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達北路口時間；⑺北向東左轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達東路口時間；⑻南向西左轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達西路口時間；⑼東向北右轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達北路口時間；⑽西向南右轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達南路口時間；⑾北向西右轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達西路口時間；⑿南向東右轉：每個排隊車輛的車間距、綠燈開啟后排隊車輛的每輛車到達斑馬線時間、到達東路口時間；⒀行人東向西：分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開啟后與車輛沖突，分析人數多寡及構成情況；⒁行人西向東：分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開啟后與車輛沖突，分析人數多寡及構成情況；⒂行人南向北：分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開啟后與車輛沖突，分析人數多寡及構成情況；⒃行人北向南：分別從右、左兩邊分析行人在人行綠燈開啟后與車輛沖突，分析人數多寡及構成情況；步驟3：綠沖突約束；⑴對于車輛，定義下標第一個字母s是車輛自北向南方向，n是車輛自南向北方向，e是車輛自西向東方向，w是車輛自東向西方向；下標第二個字母s是車輛直行、r是車輛右轉、l是車輛左轉；下標第三個字母i表示綠燈開啟時刻，f表示綠燈關閉時刻；下標rwr為行人從右手邊、即北邊、自東向西方向穿越交叉路口，rwl為行人從左手邊、即南邊、自東向西方向穿越交叉路口，rer為行人從右手邊、即南邊、自西向東方向穿越交叉路口，rel為行人從左手邊、即北邊、自西向東方向穿越交叉路口，rnr為行人從右手邊、即東邊、自南向北方向穿越交叉路口，rnl為行人從左手邊、即西邊、自南向北方向穿越交叉路口，rsr為行人從右手邊、即西邊、自北向南方向穿越交叉路口，rsl為行人從左手邊、即東邊、自北向南方向穿越交叉路口；對于行人，下標第四個字母i表示綠燈開啟時刻，f表示綠燈關閉時刻；⑵假設每個方向綠燈開啟時間不同，每個周期內起始時間設為t0，周期設為T，車輛自北向南直行方向綠燈信號標識為車輛自北向南左轉方向綠燈信號標識為車輛自北向南右轉方向綠燈信號標識為車輛自南向北直行方向綠燈信號標識為車輛自南向北左轉方向綠燈信號標識為車輛自南向北右轉方向綠燈信號標識為車輛自西向東直行方向綠燈信號標識為車輛自西向東左轉方向綠燈信號標識為車輛自西向東右轉方向綠燈信號標識為車輛自東向西直行方向綠燈信號標識為車輛自東向西左轉方向綠燈信號標識為車輛自東向西右轉方向綠燈信號標識為⑶行人從右手邊自東向西方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從左手邊自東向西方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從右手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從左手邊自西向東方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從右手邊自南向北方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從左手邊自南向北方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從右手邊自北向南方向穿越交叉路口綠燈信號標識為行人從左手邊自北向南方向穿越交叉路口綠燈信號標識為⑷必選的綠沖突約束為：bss...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：史忠科，周杰，
申請(專利權)人：西安費斯達自動化工程有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61