[发明专利]基于人脸识别的行人闯红灯一体化信号灯装置

说明书

技术领域

本发明涉及信号灯领域，尤其涉及一种基于人脸识别的行人闯红灯一 体化信号灯装置。

背景技术

由于LED交通信号灯具有诸多优点，现有的信号灯以LED交通信号 灯为主。

然而，现有的LED交通信号灯还存在以下弊端：首先，缺乏黄灯显示 倒计时机制和黄灯显示剩余时间能够通行车辆数量的确定机制，无法为车 辆驾驶员提供足够多的信息实现预警功能，从而导致车辆驾驶员在做出闯 黄灯决定后，事实上发生了闯红灯的违章行为；其次，缺乏无线充电技术， 无法为LED交通信号灯的供电提供有力保障；最后，现有的LED交通信 号灯结构过于简单，需要增加一些辅助设备以提高其智能化水平。

因此，对于需要检测行人闯红灯的应用场合，需要一种新的交通信号 灯的设计方案，能够同时解决上述弊端，在实时检测行人闯红灯的同时， 为需要的交通信号灯的车辆和行人提供更多的辅助信息，增强交通信号灯 的可靠性和智能化水准，使其更好地服务于城市建设。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于人脸识别的行人闯红灯一 体化信号灯装置，在进行基于人脸识别的行人闯红灯检测的同时，改造现 有技术中的信号灯设计方案，提供了黄灯显示倒计时机制和黄灯显示剩余 时间能够通行车辆数量的确定机制，为车辆驾驶员提供足够多的预警信 息，有效避免闯红灯的违章行为发生，另外，还建立了无线充电机制，为 LED交通信号灯的供电提供有力保障。

根据本发明的一方面，提供了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。

更具体地，在所述基于人脸识别的行人闯红灯一体化信号灯装置中， 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。