專利名稱：利用視頻檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統(tǒng)及運行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城市道路交通管理中，利用視頻檢測技術(shù)，在有信號燈控制路口，
快速發(fā)現(xiàn)交通擁堵并報警的系統(tǒng)及其運行方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外城市中，在交通流量較大或經(jīng)常發(fā)生交通事故的路口 ，都需要利用信 號燈規(guī)范路口機動車的通行順序。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，機動車數(shù)量劇增，特別是在早晚高峰時 間，許多信號燈控制的路口已經(jīng)處于飽和狀態(tài)。當因交通事故、車輛故障、交通違法駕駛行 為等交通突發(fā)事件造成交通擁堵時，如果不及時處理，就會迅速向周邊蔓延，嚴重時甚至會 導致局部交通癱瘓。如何快速發(fā)現(xiàn)有信號燈控制路口的交通擁堵，已成為人們關(guān)注的焦點。 目前世界普遍采用的現(xiàn)有技術(shù)中，通常情況下，都是采用視頻檢測技術(shù)發(fā)現(xiàn)路口交通擁堵。 利用這種方法在有信號燈控制的路口進行擁堵檢測過程中，當發(fā)現(xiàn)機動車在路口的停車線 不動時，無法確認是因遇紅燈正常停車，還是遇到放行信號，因各種原因無法通行。采用目 前流行的檢測方式，只能經(jīng)過2-3個信號周期后，才能確認路口是否擁堵。 一般高峰時間的 信號燈周期都在90秒以上，所以，發(fā)現(xiàn)擁堵事件的報警時間，一般都最少設(shè)定在180秒即3 分鐘以上。如果設(shè)定在3分鐘以下時，會導致頻繁誤報，使系統(tǒng)無法正常工作，因此已遠遠 滿足不了交通警察快速反應的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，旨在開發(fā)一種利用視頻檢測技術(shù)，在有信號燈控制路口，實現(xiàn)交通 擁堵快速發(fā)現(xiàn)報警的系統(tǒng)。 系統(tǒng)不僅對被檢測車道上機動車占用道路的狀態(tài)進行視頻檢測，還對放行被檢測 車道車流的信號燈的綠燈狀態(tài)進行視頻檢測，使得系統(tǒng)得以同時利用這兩個視頻檢測輸出 數(shù)據(jù)，在每個綠燈期內(nèi)通過交通擁堵分析單元的算法對被檢測車道的交通擁堵狀況進行快 速、準確地分析，發(fā)現(xiàn)擁堵后立即通過報警信號輸出接口發(fā)出報警信息。 本發(fā)明提供的利用視頻檢測技術(shù)快速發(fā)現(xiàn)有信號燈控制路口交通擁堵的系統(tǒng)是 這樣實現(xiàn)的 如圖1系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖所示，系統(tǒng)由①視頻圖像采集設(shè)備；②視頻檢測處理單元； ③交通擁堵分析單元組成，設(shè)置在距離停車線后若干米處。視頻圖像采集設(shè)備設(shè)置的位置 不僅要能夠采集到被檢測車道及在車道上行駛或排隊的車輛的圖像，同時還要能夠采集到 放行該車道車流的信號燈綠燈的圖像。在視頻檢測處理單元內(nèi)，根據(jù)視頻圖像采集設(shè)備所 采集到的視頻圖像，設(shè)定被檢測車道上的某一區(qū)域作為檢測區(qū)；同時在圖像中指定放行被 檢測車道車流的信號燈綠燈的位置；視頻檢測處理單元具有兩個出口參數(shù)，即綠燈狀態(tài)檢 測結(jié)果和道路占用狀態(tài)檢測結(jié)果。交通擁堵分析單元內(nèi)則根據(jù)檢測區(qū)距離停車線的遠近預 設(shè)一個擁堵報警閥值Ta(長度為清除從停車線至檢測區(qū)的最大車輛排隊的清除時間加上 一個適當?shù)娜哂鄷r間)，還設(shè)有一個交通擁堵報警信號輸出接口。交通擁堵報警信號輸出
3接口的報警數(shù)據(jù)可以通過各種通訊方式(諸如GPRS、電話線、寬帶、光纖等)傳送至控制中 心。 系統(tǒng)上電開始工作后，視頻檢測處理單元開始連續(xù)運行，首先通過所獲取的視頻 圖像分析計算預先所指定的信號燈綠燈位置的圖像，從而判定該放行被檢測車道車流的信 號燈綠燈是否啟亮，并通過出口參數(shù)1輸出綠燈狀態(tài)檢測結(jié)果，1表示綠燈啟亮、0表示綠燈 熄滅；然后再分析所設(shè)定的檢測區(qū)的圖像，從而判定此時車道是否被機動車占用，并通過出 口參數(shù)2輸出道路占用狀態(tài)檢測結(jié)果，1表示占用、0表示未占用。 當出口參數(shù)1由0變?yōu)?，即放行被檢測車道的綠燈啟亮時，交通擁堵分析單元開
始運行，每秒運行4次直至綠燈熄滅止，對檢測區(qū)的占用狀況進行監(jiān)測和累計，當連續(xù)占用
檢測區(qū)的時間達到擁堵報警閥值Ta時，系統(tǒng)將立即發(fā)出擁堵報警信號。 其基本原理是假定某一信號燈控制路口的某一流向的停車排隊已經(jīng)從停車線排
隊到或超過檢測區(qū)，那么正常情況下放行綠燈啟亮后，這些排隊車輛將順次啟動前行，直至
在檢測區(qū)上等待的車輛也開始啟動前行，從放行綠燈啟亮到檢測區(qū)上等待的車輛離開檢測
區(qū)所需的這段時間稱為最大排隊清除時間。若某一流向從放行綠燈啟亮開始，到經(jīng)過最大
排隊清除時間和一個適當?shù)娜哂鄷r間為止，檢測區(qū)始終被連續(xù)占用，即停在檢測區(qū)的排隊
車輛始終沒動，說明該流向一定發(fā)生了突發(fā)事件而導致交通異常。依據(jù)這一原理，首先在交
通擁堵分析單元內(nèi)預設(shè)一個排隊清除期報警閥值Ta(長度為該檢測區(qū)的最大排隊清除時
間加上一個適當?shù)娜哂鄷r間)；交通擁堵分析單元從綠燈啟亮起開始運行，對檢測區(qū)的連
續(xù)占用情況進行監(jiān)測，若從綠燈啟亮起到設(shè)定的排隊清除期報警閥值Ta止的這一報警檢
測時間窗口內(nèi)，檢測區(qū)始終被連續(xù)占用，則立即發(fā)出該流向發(fā)生交通擁堵的報警信息。也就
是說，設(shè)定排隊清除期報警閥值Ta的用意，是檢測是否有某臺車在從綠燈啟亮起至Ta止的
這一時間段內(nèi)始終占用檢測區(qū)，若是即認為發(fā)生交通擁堵。 之所以交通擁堵分析單元每秒運行4次，是為了縮短對車輛檢測器占用狀態(tài)的實 時檢測采樣間隔，提高檢測精度。 通常來講，機動車停車排隊時，車輛長度加上與前車間的間距平均約為4米左右，
放行綠燈啟亮后，平均每臺排隊車輛的清除時間約為2秒，因此以檢測區(qū)設(shè)置在距離停車
線20米處為例，車隊排滿時車隊長度為5臺車，所需的排隊清除時間約為IO秒，加上適當
的冗余時間，則排隊清除期報警閥值Ta可設(shè)定為15秒。若該方向的放行綠燈啟亮后檢測
區(qū)仍然被連續(xù)占用并超過15秒，則說明該路段發(fā)生突發(fā)事件導致交通異常，應立即發(fā)出報
警信息。因此，不同檢測區(qū)所對應的排隊清除期報警閥值Ta均應該由交通工程師根據(jù)檢測
區(qū)位置、道路狀況等因素通過計算或測量而具體設(shè)定。 本發(fā)明所提供的交通擁堵快速報警的運行方法是 (1)在交通擁堵分析單元內(nèi)預設(shè)一個排隊清除期報警閥值Ta， (2)當放行該車道的信號燈綠燈啟亮時(即視頻檢測處理單元的出口參數(shù)1由0
變?yōu)?時)，初始化程序啟動，參照圖2中所示流程，將報警檢測時間窗口計時器tq、檢測區(qū)
連續(xù)占用計時器tc、當前擁堵報警狀態(tài)ca初始化為0，然后開始運行交通擁堵分析單元，每
秒4次，直至綠燈熄滅(即視頻檢測處理單元的出口參數(shù)1由1變?yōu)?時)為止， (3)參照圖3中所示流程，每秒運行4次的交通擁堵分析單元，首先將報警檢測時
間窗口計時器tq加l，然后檢查視頻檢測處理單元的出口參數(shù)2的檢測區(qū)占用狀態(tài)，若此時
4檢測區(qū)被占用則將檢測區(qū)連續(xù)占用計時器tc加l，若此時檢測區(qū)未占用則將檢測區(qū)連續(xù)占 用計時器tc置為O， (4)判斷報警檢測時間窗口計時器tq是否小于4*排隊清除期報警閥值Ta，是則 轉(zhuǎn)到(7)直接退出本次交通擁堵分析單元的運行；否則判斷報警檢測時間窗口計時器tq是 否等于4*排隊清除期報警閥值Ta，是則說明已經(jīng)到達排隊清除期報警檢測決策時刻，轉(zhuǎn)到 (5)，否則說明已過了排隊清除期，轉(zhuǎn)到(7)， (5)檢查tc是否等于tq，是則說明在報警檢測時間窗口內(nèi)檢測區(qū)被連續(xù)占用，將 當前擁堵報警狀態(tài)ca置為l，否則是說明在報警檢測時間窗口內(nèi)檢測區(qū)未被連續(xù)占用，將 當前擁堵報警狀態(tài)ca置為O，然后 (6)向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當前擁堵報警狀態(tài)ca，然后
(7)退出本次交通擁堵分析單元的運行。


圖l是系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖
圖2是初始化程序流程圖
圖3是交通擁堵分析單元流程圖
具體實施例方式
假定在某一信號燈控制路口某一流向的停車線后設(shè)置了本系統(tǒng)，并將預設(shè)排隊清 除期報警閥值Ta二 10秒。 當視頻檢測單元檢測到信號燈綠燈從熄滅轉(zhuǎn)變?yōu)閱⒘恋臓顟B(tài)，出口參數(shù)1由0變 為l，初始化程序首先將交通擁堵分析程序的報警檢測時間窗口計時器tq、機動車檢測區(qū) 連續(xù)占用計時器tc、當前擁堵報警狀態(tài)ca初始化為0，然后開始運行交通擁堵分析單元，每 秒4次。 假定從放行信號啟亮起第O秒至第IO秒檢測區(qū)始終被機動車始占用此時交通擁 堵分析程序已經(jīng)運行4*10 = 40次，則tq等于40，tc也為40 ;當判斷報警檢測時間窗口計 時器tq( = 40)是否等于扭排隊清除期報警閥值Ta( = 4*10 = 40)時，是，說明已經(jīng)到達 報警檢測決策時刻，檢查tc ( = 40)是否等于tq ( = 40)，是，說明在報警檢測時間窗口內(nèi)檢 測區(qū)被連續(xù)占用，將當前擁堵報警狀態(tài)ca置為1 ，然后向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送 當前擁堵報警狀態(tài)ca(二 l)，然后退出本次交通擁堵分析單元的本次運行。交通擁堵報警 信號輸出接口發(fā)送的當前擁堵報警狀態(tài)ca( = 1)即可被現(xiàn)場通訊線路傳送至控制中心。
權(quán)利要求
利用視頻檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統(tǒng)，其特征是(1)由視頻圖像采集設(shè)備、視頻檢測處理單元、交通擁堵分析單元構(gòu)成；(2)視頻圖像采集設(shè)備設(shè)置在停車線后若干米處，設(shè)置的位置要同時能夠采集到被檢測車道及在車道上行駛或排隊的車輛的圖像與放行該車道車流的信號燈綠燈的圖像；(3)視頻檢測處理單元根據(jù)視頻圖像采集設(shè)備所采集到的視頻圖像，設(shè)定被檢測車道上的某一區(qū)域作為檢測區(qū)，同時在圖像中指定放行被檢測車道車流的信號燈綠燈的位置，對視頻圖像中這兩個區(qū)域進行分析并通過出口參數(shù)1將綠燈狀態(tài)檢測結(jié)果、出口參數(shù)2將道路占用狀態(tài)檢測結(jié)果輸出至交通擁堵分析單元；(4)交通擁堵分析單元具有一個交通擁堵報警信號輸出接口，預設(shè)排隊清除期報警閥值Ta，從綠燈啟亮時起對檢測區(qū)的被占用情況監(jiān)測至Ta，若此段時間隔內(nèi)檢測區(qū)始終被連續(xù)占用，即發(fā)出交通擁堵報警信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用視頻檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統(tǒng)，其特征是分析處理單元每秒運行四次。
3. 利用視頻檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統(tǒng)的運行方法，其特征是(1) 預設(shè)一個排隊清除期報警閥值Ta，(2) 視頻檢測處理單元的出口參數(shù)1由0變?yōu)?時，初始化程序啟動將報警檢測時間窗口計時器tq、檢測區(qū)連續(xù)占用計時器tc、當前掘堵報警狀態(tài)ca初始化為0，然后開始運行交通擁堵分析單元，直至視頻檢測處理單元的出口參數(shù)1由1變?yōu)?時止，(3) 交通擁堵分析首先將tq加1 ，然后檢查視頻檢測處理單元的出口參數(shù)2的檢測區(qū)占用狀態(tài)，若此時被占用則將tc加1、若此時未被占用則將tc置為0，(4) 確定是否已到達排隊清除期報警檢測決策時刻判斷tq是否小于Ta，是則轉(zhuǎn)到(7)退出本次分析程序，否則繼續(xù)判斷tq是否等于Ta，是則轉(zhuǎn)到(5)、否則轉(zhuǎn)到(7)，(5) 檢查tc是否等于tq，是則將ca置為1、否則將ca置為0，然后(6) 向交通擁堵報警信號輸出接口發(fā)送當前擁堵報警狀態(tài)ca，然后(7) 退出本次交通擁堵分析程序。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)運行方法，其特征是(1) 交通擁堵分析單元每秒運行四次，(2) 在確定是否已到達排隊清除期報警檢測決策時刻步驟中，以tq與4*Ta進行比較、判斷。
全文摘要
本發(fā)明系一種利用視頻檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統(tǒng)及其運行方法，系統(tǒng)由視頻圖像采集設(shè)備、視頻檢測處理單元、交通擁堵分析單元等部分組成，設(shè)置在距離停車線后若干米處，要能夠同時采集到被檢測車道及在車道上行駛或排隊的車輛的圖像及放行該車道車流的信號燈綠燈的圖像。視頻檢測處理單元對圖像中預先設(shè)定的檢測區(qū)和信號燈綠燈位置進行分析，并輸出當前信號燈綠燈狀態(tài)和檢測區(qū)占用狀態(tài)。交通擁堵分析單元具有一個交通擁堵報警信號輸出接口，并預設(shè)排隊清除期報警閥值Ta，從綠燈啟亮起對檢測區(qū)的被占用情況監(jiān)測至Ta，若此段時間隔內(nèi)檢測區(qū)始終被連續(xù)占用，即發(fā)出交通擁堵報警信號。
文檔編號G08G1/097GK101707005SQ20091021969
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者劉剛, 姜廷順, 張濱, 李志恒, 王一良, 鄭通 申請人:姜廷順