[发明专利]基于人脸识别的行人闯红灯一体化信号灯装置

权利要求书

1.一种基于人脸识别的行人闯红灯一体化信号灯装置，所述装置位 于当前交通路口，包括高清摄像头、行人识别设备和LED三色灯设备，高 清摄像头用于对当前交通路口的图像采集，以获得交通路口图像，行人识 别设备与高清摄像头连接，用于基于行人面部特征确定交通路口图像中是 否存在行人对象。

2.如权利要求1所述的基于人脸识别的行人闯红灯一体化信号灯装 置，其特征在于，所述装置包括：

高清摄像头，分别与LED三色灯设备中的红LED主灯和红LED辅灯 连接，用于在红LED主灯或红LED辅灯显示时，启动对当前交通路口的 图像采集，以获得交通路口图像，还用于在红LED主灯和红LED辅灯都 被关闭时，结束对当前交通路口的图像采集；

行人识别设备，包括图像预处理单元和行人检测单元，图像预处理单 元与高清摄像头连接，用于对交通路口图像依次进行对比度增强和小波滤 波处理，以获得预处理图像，行人检测单元与图像预处理单元连接，用于 基于行人面部特征确定预处理图像中是否存在行人对象，以发出存在行人 对象信号或无行人对象信号；

语音报警设备，与行人识别设备连接，用于在接收到存在行人对象信 号时播放相应的语音报警文件；

电力检测设备，与电源供应设备的电压转换电路连接，用于检测电压 转换电路提供的电压是否符合预设电压，当电压转换电路提供的电压低于 预设电压时，发出电量不足信号；

定位设备，用于在接收到定位启动信号时，自动寻找附近的LED交通 信号灯；

自动通信设备，与定位设备连接，用于在寻找到附近的LED交通信号 灯后，向其发送握手信号以建立与其之间的通信链路，并在完成与附近的 LED交通信号灯的通信链路建立操作后，发出链路建立完成信号；

自动充电设备，用于在接收到链路建立完成信号时，接收附近的LED 交通信号灯对其的无线充电，并在充电完成后替换电源供应设备以进行电 力供应；

RS485串行通信接口，用于实现DSP处理芯片与远端中央控制设备之 间的RS485通信；

DSP处理芯片，分别与电力检测设备、定位设备、自动通信设备、自 动充电设备和RS485串行通信接口连接，用于在接收到电量不足信号后， 启动定位设备、自动通信设备和自动充电设备，将电量不足信号通过RS485 串行通信接口发送给远端中央控制设备，并将定位启动信号发送给定位设 备，还用于在接收到链路建立完成信号后，通过RS485串行通信接口向远 端中央控制设备发送无线充电启动信号，以启动定位设备寻找到的附近的 LED交通信号灯的无线充电操作；

车辆通行时间检测设备，用于检测并输出车辆通过当前交通路口所需 的平均时间，包括：

计时单元，用于提供并输出计时信号；

超声波发送单元，位于当前交通路口的正上方，用于向当前交通 路口地面发射超声波信号；

超声波接收单元，与超声波发送单元一起位于当前交通路口的正 上方，用于接收反射的超声波信号；

检测控制单元，分别与计时单元、目标识别单元、超声波发送单 元和超声波接收单元连接，用于基于发射超声波信号和接收反射的超声波 信号之间的时间间隔是否发生变化，确定是否发出目标存在信号，还用于 基于每一辆通过当前交通路口的车辆的通行时间确定车辆通过当前交通 路口所需的平均时间；

目标识别单元，位于当前交通路口的正上方并位于超声波发送单 元之后，距离超声波发送单元的径向长度为10毫米，分别与检测控制单 元和计时单元连接，用于在接收到目标存在信号后，基于图像识别方式确 定通过当前交通路口的目标是否为车辆，以将车辆目标信号或非车辆目标 信号发送给检测控制单元，同时计算车辆车头经过当前交通路口预设基线 和车辆车尾经过当前交通路口预设基线之间的时间间隔，以作为车辆的通 行时间发送给检测控制单元，其中，当前交通路口预设基线在当前交通路 口地面上，径向位置在目标识别单元之后，距离目标识别单元的径向长度 为30毫米；

剩余通行车辆数量指示设备，用于与车辆通行时间检测设备连接以接 收车辆通过当前交通路口所需的平均时间，与黄灯倒计时指示设备连接以 接收其输出的倒计时时间，并基于车辆通过当前交通路口所需的平均时间 和倒计时时间确定黄LED主灯或黄LED辅灯在关闭前还能够通行的车辆 数量以作为剩余通行车辆数量显示和输出；

LED三色灯设备，包括红LED主灯、黄LED主灯、绿LED主灯、 红LED辅灯、黄LED辅灯和绿LED辅灯，红LED辅灯、黄LED辅灯和 绿LED辅灯分别作为红LED主灯、黄LED主灯和绿LED主灯的替换灯， 以在相应主灯发生故障时替换相应主灯进行显示或关闭操作；

黄灯倒计时指示设备，用于在LED三色灯设备中的黄LED主灯或黄 LED辅灯显示时，触发对黄LED主灯或黄LED辅灯的显示倒计时操作， 并显示对应的倒计时时间；

行人通行指示灯设备，包括行人通行允许灯、行人通行切换灯和行人 通行禁止灯，行人通行切换灯显示在行人通行允许灯显示前并在行人通行 禁止灯关闭后；

信号灯控制设备，分别与LED三色灯设备、黄灯倒计时指示设备和行 人通行指示灯设备连接，用于同时控制LED三色灯设备、黄灯倒计时指示 设备和行人通行指示灯设备的显示操作；

LCD显示设备，包括LCD显示屏、显示屏驱动单元和RS232串行通 信单元，LCD显示屏集成有触摸屏，显示屏驱动单元与LCD显示屏连接， 用于驱动LCD显示屏以实现显示操作或接收触摸屏输入操作，串行通信 单元分别与显示屏驱动单元和DSP处理芯片连接，用于接收显示内容或发 送触摸片输入内容；

车流量检测设备，包括有源环形车辆检测单元和RS485通信单元，有 源环形车辆检测单元用于对通行于当前交通路口的车辆的车速、车长、车 距和车辆密度进行检测，RS485通信单元分别与有源环形车辆检测单元和 远端中央控制设备连接，用于将通行于当前交通路口的车辆的车速、车距 和车辆密度发送给远端中央控制设备；

电源供应设备，包括市电接入接口、变压整流电路、滤波稳压电路和 电压转换电路，市电接入接口用于接收市电电力供应，变压整流电路与市 电接入接口连接，用于对接收的市电电力信号依次进行变压操作和整流操 作，以获得整流电力信号，滤波稳压电路与变压整流电路连接，用于对整 流电力信号依次进行滤波操作和稳压操作，以获得稳压电力信号，电压转 换电路与滤波稳压电路连接，用于对稳压电力信号进行电压转换操作，以 获得12V、5V或3.3V电压信号；

其中，红LED主灯、黄LED主灯、绿LED主灯、红LED辅灯、黄 LED辅灯和绿LED辅灯中每一个LED灯都由LED灯主体结构实现，LED 灯主体结构包括LED灯阵列、复眼透镜、T139菲涅尔透镜和T212菲涅尔 透镜，LED灯阵列的中心点、复眼透镜的焦点、T139菲涅尔透镜的焦点 和T212菲涅尔透镜的焦点都在同一水平面上。