[发明专利]一种动态自适应交通信号控制装置及方法

权利要求书

1.一种动态自适应交通信号控制装置，其特征在于，该装置包括：多个视频采集设备A和一个交通信号控制器B，其中：

所述视频采集设备A安装在路口各入口方向上，用于通过视频图像实时检测路口车辆的排队长度；

所述交通信号控制器B安装在路口附近，通过其内置的无线通信模块与所述视频采集设备A进行通信，用于根据所述路口车辆的排队长度实时调整路口红绿灯的放行顺序和放行时间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述视频采集设备A进一步包括处理模块、无线通信模块和电源模块，其中：

所述无线通信模块用于支持所述处理模块与所述交通信号控制器B之间的通信，其通过电源线与所述电源模块相连；

所述电源模块3采用太阳能电池控制器，用于为所述无线通信模块和所述处理模块供电；

所述处理模块通过串口与所述无线通信模块相连，通过电源线与所述电源模块相连。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理模块进一步包括视频采集单元、图像处理单元和存储单元，其中：

所述视频采集单元用于实时检测视野范围内的车辆排队长度；

所述图像处理单元通过USB接口与所述视频采集单元连接，用于接收并处理所述视频采集单元采集得到的视频信号，提取所述车辆排队长度，并将提取到的车辆排队长度信息存入所述存储单元中；

所述存储单元通过数据线和控制线与所述图像处理单元连接，用于保存所述图像处理单元的处理结果。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述图像处理单元对视频信号进行的处理为图像去噪、背景建模和/或前景分析。

5.一种利用权利要求1所述的交通信号控制装置对交通信号进行动态自适应控制的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，手动设定视频采集设备A的检测区域，并配置所述视频采集设备A的安装高度、车道宽度；

步骤2，所述视频采集设备A实时检测所述检测区域内路口车辆的排队长度；

步骤3，根据现场情况手动设定放行阶段集合；

步骤4，交通信号控制器B根据所述视频采集设备A检测到的所述检测区域内路口车辆的排队长度，对于交通信号进行控制。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，首先根据车流方向划分放行阶段，然后将多个放行阶段组成一个放行阶段集合，其中，一个合理的放行阶段集合除了要保证交通安全，还要满足放行阶段集合中任意两个放行阶段间不包含相同的放行方向，并且放行阶段集合中所有的放行阶段全体涵盖了所有的放行方向。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，对于交通信号的控制是一个不断循环的过程，每一循环过程包括以下几个步骤：

步骤41，根据所述检测区域内路口车辆的排队长度，选择放行阶段；

步骤42，根据所述检测区域内路口车辆的排队长度，选择放行时间；

步骤43，切换到放行阶段进行放行，直至放行时间结束。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤41中，放行阶段的选择具体为：

交通信号控制器B通过其内置的无线通信模块向所述视频采集设备A查询检测区域内路口车辆的排队长度，并根据查询结果计算放行阶段集合中所有放行阶段的放行紧迫度，选择其中放行紧迫度最大的放行阶段作为下一放行阶段，其中，利用下式来计算某一个放行阶段的放行紧迫度e：

e＝q+kd，

其中，q是该放行阶段包含的放行方向上的车辆排队长度的最大值，d是该放行阶段距离上次放行结束的时间，k是经验系数；

如果最终得到的放行阶段有多个选择结果，即这些放行阶段的放行紧迫度相同，则从中选择符合常规放行顺序的下一个阶段作为下一放行阶段。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤41中，放行时间的选择具体为：所述交通信号控制器B通过其内置的无线通信模块向所述视频采集设备A查询路口车辆的排队长度，并根据查询结果计算需要放行的时间：

t＝t₀+q/5*m

其中，q是一放行阶段包含的放行方向上的车辆排队长度的最大值，t₀为车辆的起步损失时间，m为一辆车以正常速度经过路口的时间。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤43中，在切换过程中，如果待放行的阶段与当前阶段不同，则显示放行阶段过渡状态，即黄灯和全红状态后，进入放行阶段，否则不需要显示所述放行阶段过渡状态，即延长上一放行阶段的放行时间。