[发明专利]基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法，用于判断信号灯当前状态，其状态包括：红灯禁行、绿灯通行、黄灯过度和发生了故障。

背景技术

在路口闯红灯自动监测系统中，一个关键的要素就是判断当前信号灯是否为红灯。目前的做法是从信号机里用一根线把信号灯信号引出来，经过相应的I/O板后，再送到路口闯红灯自动监测系统中，检测到当前信号是红灯后，再判断有无车辆闯红灯。这样的做法有三个不足：第一，工程实施麻烦，成本提高；第二，这种做法，造成信号机系统和路口闯红灯自动监测系统的强耦合，出现故障时，维修不便。第三，当信号机出现故障时，可能造成信号机给闯红灯自动监测系统的信号与驾驶员肉眼看到的信号不一致，导致错误抓拍。

通过视频图像处理的方法直接判断信号机当前状态，带来三个好处：第一，由于利用了路口闯红灯自动监测系统现有的视频设备，不用额外添加设备，降低了成本，也减少了工程实施的工作量；第二，由于把信号机系统和闯红灯自动监测系统独立开来，减低了故障维修的难度；第三，由于视频图像与驾驶员看到的一致，避免了错误抓拍的发生。

采用视频图像处理的方法来判断信号机当前的状态，难度在于：视频录像设备工作于室外，将会遭遇各种各样的情况，如光照变化、刮风下雨、昼夜轮换、四季更替，甚至天上一朵云飘过，偶尔一束强光打过等，这些都将对视频图像产生较大影响。这就要求相应的交通信号灯状态判别模型能够自适应，具有足够的鲁棒性，在各种环境中都能正常工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法，它抗干扰能力强，可避免误拍，而且成本低，维护方便。

为解决上述技术问题，本发明基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法是采用如下技术方案实现的：

通过视频设备实时地采集视频图像，其中，在所述视频图像上手动设置信号灯灯组中各个灯在图像上的位置；每采集一帧图像，根据之前设置的各个灯的位置信息，从该图像中提取各个灯的图像像素值；然后判断各个灯的亮灭状态；再根据各个灯的亮灭状态，判断信号灯当前状态是绿灯通行、红灯禁行、黄灯过渡还是发生了故障。

一个灯亮灭状态的判断过程是：当给出该帧图像中该灯的图像像素值后，首先计算该帧图像中该灯的颜色特征向量SV，根据所述的颜色特征向量SV更新该灯的灯亮中心和灯灭中心，接着计算该帧图像中颜色特征向量SV和灯亮中心、灯灭中心的颜色距离d1、d2，然后计算颜色距离d1和d2的比值γ，根据该比值γ的范围，判断该灯当前状态。

本发明的有益效果是：第一，由于利用了路口闯红灯自动监测系统现有的视频设备，不用额外添加设备，降低了成本，也减少了工程实施的工作量；第二，由于把信号机系统和闯红灯自动监测系统独立开来，降低了故障维修的难度；第三，由于视频图像与驾驶员看到的一致，避免了错误抓拍事情的发生。

本发明基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法具有很强的鲁棒性，能够抵抗各种干扰，在各种环境中能够正常工作。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法控制流程图(一)；

图2是本发明基于视频图像处理的交通信号灯状态判定方法控制流程图(二)。

具体实施方式

一个信号灯灯组包括几个灯，如常见的信号灯灯组包括红灯、黄灯、绿灯三个灯，通过一定的控制逻辑，控制这三个灯的亮灭状态，绿灯亮通行，红灯亮禁行，黄灯亮过渡。

信号灯灯组状态判别的控制流程如图1所示，通过视频设备实时地采集视频图像，在视频图像上手动设置信号灯灯组中各个灯在图像上的位置。每采集一帧图像，根据之前设置的各个灯的位置信息，从该图像中提取各个灯的图像像素值，然后判断各个灯的亮灭状态，进而根据各个灯的亮灭状态，判断信号灯当前状态是绿灯通行、红灯禁行、黄灯过渡还是发生了故障。

整个流程判断的核心和难点在于如何判断各个灯的状态。参见图2所示，判断一个灯亮灭状态的控制流程是，当给出该帧图像中该灯的图像像素值后，首先计算该帧图像中该灯的颜色特征向量SV，根据颜色特征向量SV更新该灯的灯亮中心和灯灭中心，接着计算该帧图像中颜色特征向量SV和灯亮中心、灯灭中心的颜色距离d1、d2，然后计算颜色距离d1和d2的比值γ，根据比值γ的范围，判断该灯当前状态。

其中各个量的定义、计算方法和相关的判断准则如下：