[发明专利]倒计时交通信号灯状态检测方法及基于此方法的监控系统

说明书

技术领域

发明涉及智能交通监控系统，具体涉及一种基于视频的倒计时交通信号灯状态识别方法及基于该方法的监控系统。

背景技术

交通信号灯在交通疏导和管理中有着非常重要的作用，对越来越拥挤的城市道路，交通信号灯更是不可或缺的，它们使得城市的车流、人流在有限的空间里井然有序的通行，最大限度的保证了车流量和交通安全。但是，由于工作在户外恶劣的环境下，交通信号灯易于损坏，同时由于交通信号灯散布在城市的各路口，其状态很难通过人工方法及时获取，从而导致交通管理部门不能实时获取信号灯的状态并对交通进行管理，当信号灯故障时，极易造成交通拥堵，甚至引起交通事故。

当前已有的信号灯状态检测系统有基于硬件电路进行检测的方法和基于视频的检测方法。前者通过对信号灯或信号机内部的电流、电压进行检测，该类方法因信号灯内部结构不同而采用不同的实现方案，不具有普适性，另外该类方法根据电流、电压的值来判断信号灯的工作状态，对倒计时信号灯的时序混乱不具识别性；后者通过信号灯的单一颜色空间的颜色特征、形状特征、纹理特点等对信号灯的状态进行识别，但由于交通信号灯处于户外，易受到光照、昼夜变化的影响，上述特征，特别是颜色特征，难以有效地刻画信号的特点，从而影响检测效果，与此同时这些方法仅仅是识别信号灯的状态，没有对倒计时字符进行识别。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于视频的倒计时交通信号灯状态识别方法。

本发明还提供了一种基于此方法的信号灯监控系统。

本发明提供的基于视频的倒计时信号灯状态识别方法及监控系统能够识别交通信号灯颜色不正确、相位颜色冲突、倒计时时间显示错误、时序不正确以及相位间时间冲突这些状态，并能及时地将这些状态信息发送到交通管理部门。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：基于视频的倒计时交通信号灯状态识别方法首先获取当前帧中的信号灯区间，进而进行颜色识别以判断有无颜色错误，接着对路口各相位的信号灯颜色进行逻辑运算以判断有无颜色冲突，然后对倒计时字符图像进行预处理并用模糊PCA方法识别字符，判断字符有无缺陷、各相位的时序是否混乱、相位间的时间有无冲突；基于此方法的监控系统包括摄像机单元、工业控制计算机、网络设备和计算机监控系统，工业控制计算机经网线接收摄像机单元拍摄的图像序列，通过机器视觉的方法实时识别信号灯的状态，当信号灯故障时将信息发送给计算机监控系统。

进一步地，基于视频的倒计时交通信号灯状态识别方法，包括下列步骤：

第一步，获取待处理信号灯的当前帧图像；

第二步，获取当前帧中信号灯区间；

第三步，识别信号灯颜色属性；

第四步，判断有无颜色错误，若信号灯呈现红、绿、黄之外的颜色，则将错误信息发给管理中心；

第五步，若无颜色错误，对路口各相位的信号灯颜色进行逻辑运算，以判断有无相位间的颜色冲突，若有冲突则将信息发送到管理中心，否则进行倒计时字符识别；

第六步，对信号灯倒计时字符图像进行预处理；

第七步，通过模糊PCA识别方法识别倒计时字符并判断字符是否存在缺陷，若字符存在缺陷则将信息传送到管理中心，否则进行时序判断；

第八步，对同一信号灯相邻两帧的识别结果进行判断是否存在时序混乱，若时序混乱则将混乱信息发送到管理中心，否则进行下一步；

第九步，协同判断同一路口的各相位的倒计时时间是否存在冲突，若存在冲突，则将冲突信息发送到管理中心，否则返回第一步。

进一步地，前述的识别信号灯颜色属性是联合RGB和HSI两颜色空间实现的，其包括下列步骤：

(1)在RGB空间中计算每一像素的R、G、B三分量的最大差值)，根据最大差值将像素分为彩色和非彩色两类像素，即若，像素是彩色，否则为非彩色；

(2)计算信号灯区间中彩色像素的比例，若<T₂，则认为当前信号灯颜色错误；否则将信号灯区间图像转换到HSI空间；

(3)计算彩色像素的H分量的直方图，统计以峰值为中心、与峰值偏离小于给定阈值T₃的主颜色均值，根据主颜色均值到标准红色（H=0）、黄色（H=0.1667）、绿色（H=0.3333）的距离，判断信号灯的颜色是红、黄、绿或其他颜色，如果是其他颜色，则认为当前信号灯颜色错误。

进一步地，前述的模糊PCA识别方法过程如下：