[发明专利]城市交通违章智能预警系统及其方法

权利要求书

1.城市交通违章智能预警系统，其特征在于，该系统包括三维激光扫描设备、违章规则判定处理器、点云数据输入控制器、预警信号输出控制器以及数据中心，其中，三维激光扫描设备安装在机动车道以及人行道的红绿灯框架上，用于采集对象的点云数据，并且同步将数据传送到点云数据输入控制器，所述点云数据输入控制器将数据传输至违章规则判定处理器进行处理，所述违章规则判定处理器依据预设的违章判定规则进行计算，只有当判定出现了违章事件时才将结果反馈回所述点云数据输入控制器，所述点云数据输入控制器随即将结果分别输送至数据中心和预警信号输出控制器，所述预警信号输出控制器根据红绿灯规则输出预警信号，进行违章信息的警示和提醒；所述三维激光扫描设备位于红绿灯的下方，其中，机动车道红绿灯下方的三维激光扫描设备的扫描长度为：从红绿灯对面斑马线内侧至路口中心的距离，扫描宽度为；道路中心线与斑马线之间的距离；人行道红绿灯下方的三维激光扫描设备的扫描长度和宽度为红绿灯所在斑马线的长度和宽度。

2.根据权利要求1所述的城市交通违章智能预警系统，其特征在于，所述三维激光扫描设备的采集密度设定为5厘米。

3.根据权利要求1所述的城市交通违章智能预警系统，其特征在于，以红绿灯最上层闪烁黄灯的方式作为预警信号的输出，进行违章信息的警示和提醒。

4.根据权利要求3所述的城市交通违章智能预警系统，其特征在于，人行道的红绿灯还增设有语音警示。

5.如权利要求1所述的城市交通违章智能预警系统的预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)当机动车道以及人行道的红绿灯显示为红灯信号时，三维激光扫描设备被激发，自动以一个固定周期持续发射激光信号并采集对象的点云数据，然后同步将数据传送到点云数据输入控制器；

(2)点云数据输入控制器进行违章行为判定：

若三维激光扫描设备采集的数据与初始值无变化，则判定无违章现象；若出现违章现象，则三维激光扫描设备在扫描区域内采集的数据会发生变化，具体判定规则如下；

a)行人违章判定

首先，统计位于行人身上的激光点的数量，而其他点则被剔除，公式如下：

表示第i个点的实际采集距离，S₀表示斑马线的长度，当某点的距离小于长度S₀，则认为该激光点打在中间物上，该点数据保留，否则剔除；

其次，统计所有小于长度S₀的点数，当点数小于一个数量阈值时，即不够一个行人的面积，并且经过公式(1)过滤后的剩余点的距离平均值与长度S₀的误差小于一个设定的距离阈值时，即对应于行人的位置在斑马线起点附近但并不在路中间的情况，则本次行为判定为无违章行为；当满足公式(2)的两个条件时：

才表示有违章的可能，并开始进行下一步的违章判定；其中，S_σ为设定的距离阈值，N_p为小于长度S₀的点数量，N_σ为设定的数量阈值；

最后，当人行道的红灯亮起时，垂直于人行道斑马线的方向也可能有机动车穿过，这种情况也符合公式(1)和(2)，而为了排除垂直于斑马线的机动车，需要增加一个判断条件，即，如果是行人在斑马线上闯红灯，则其一定是沿着三维激光扫描设备的镜头方向行走，为此可以判断连续两个时间段内其位置的变化速度是否一致即可，公式如下：

和为连续三个数据采集周期满足公式(1)和(2)之后的点的平均值；

因此，如果同时满足公式(1)、(2)和(3)的可以判定行人的行为为违章；

b)机动车违章及危害等级判定

首先，统计点的信息，公式如下：

表示第i个点的实际采集距离，表示第i个点的初始距离，S_σ为设定的距离阈值；

然后，统计满足上述公式(4)的点数即可，当满足公式(4)的点数大于设定的数量阈值，则认为该机动车违章，公式如下：

N_p＞N_σ (5)

N_p为满足公式(4)的点数量，N_σ为设定的数量阈值；

最后，在判定机动车违章的基础上，对其位置变化信息进行动态监测，计算出违章车辆距离路口中心点的距离S，并按照距离S的大小划分不同的危害等级；

(3)当点云数据输入控制器判定存在违章事件时，将结果反馈回点云数据输入控制器，点云数据输入控制器随即将结果分别输送至数据中心和预警信号输出控制器，然后预警信号输出控制器将预警信号传送到需要进行预警的路段，进行违章信息的警示和提醒。