[发明专利]一种基于图像处理的智能交通灯的控制方法

摘要

一种基于图像处理的智能交通灯的控制方法，该方法依次包括图像采集步骤、图像处理步骤与绿灯控制步骤，使用时，先由图像采集模块采集数字图像信息，再由图像处理模块进行灰度化、去噪处理以得到预处理图像，然后将当前帧预处理图像与最新背景相减以得到差值图，再根据阀值得到黑白二值图，然后进行形态学增强以得到当前帧车流量信息，最后由模糊控制模块根据前一帧车流量信息、当前帧车流量信息以及模糊控制规则得到绿灯时间。本设计灵活性较强、安装使用成本较低、应用范围较广，能够实现高效性、智能性、实用性的交通灯控制。

主权项

一种基于图像处理的智能交通灯的控制方法，该控制方法依次包括图像采集步骤、图像处理步骤与绿灯控制步骤，其特征在于：所述智能交通灯包括图像采集模块、图像处理模块与模糊控制模块，所述图像采集模块包括FPGA系统模块及其上连接的CMOS图像传感器、外围控制设施、LCD显示模块与SDRAM存储器，且在FPGA系统模块内部设置有CMOS控制器与SDRAM控制器；所述图像采集模块执行图像采集步骤，所述图像处理模块执行图像处理步骤，所述模糊控制模块执行绿灯控制步骤；所述图像采集步骤：先进行系统初始化，即由FPGA系统模块内的CMOS控制器、SDRAM控制器分别初始化CMOS图像传感器与SDRAM存储器，初始化CMOS图像传感器的目的在于配置其内部的寄存器，初始化完成后，由CMOS图像传感器将现场采集的模拟图像信息按设定的RGB图像编码方式转换为由多个像素数据组成的数字图像信息，再由CMOS图像传感器将该数字图像信息以像素数据为单位一个一个的依次输出给FPGA系统模块，同时发出帧同步、场同步、像素输出时钟信号，当FPGA系统模块内的CMOS控制器被帧同步、场同步的逻辑组合信号触发和使能后，CMOS控制器开始利用像素输出时钟信号同步的接收像素数据，每接收数字图像信息的一个像素数据就将接收到的像素数据传递给FPGA系统模块内的SDRAM控制器中，然后由SDRAM控制器将该接收到的像素数据按地址规则存入SDRAM存储器中，当接收到的像素数据的数目达到一帧的总数或下一帧数字图像信息的帧同步、场同步信号出现时，即代表一帧数字图像信息接收的结束，最后由FPGA系统模块按前述的地址规则从SDRAM存储器中读出对应的数字图像信息，并将读出的数字图像信息输入给LCD显示模块和下级的图像处理模块；所述图像处理步骤：图像处理模块先将来自FPGA系统模块的数字图像信息由RGB形式转化为YUV形式，再提取YUV形式中的Y分量作为亮度信息以得到灰度图，提取公式为：Y＝0.299R＋0.587G＋0.114B，再对灰度图进行去噪处理，即采用3*3区域的滑动窗口对灰度图进行中值滤波以获取平滑图像，去噪处理后即可得到预处理图像，然后以最初的N帧预处理图像为依据，取平均值建立初始背景，N为自然数，并利用后续每一帧预处理图像中的帧信息以及卡尔曼滤波方法对初始背景进行不断更新以获得最新背景，随后，将当前帧预处理图像与依据其前一帧预处理图像更新后的最新背景相减以得到差值图，所述相减是指对应像素点的灰度值的相减，再将差值图中灰度值小于阈值的像素点置黑、灰度值大于阈值的像素点置白以得到黑白二值图，然后对黑白二值图进行形态学增强，即对黑白二值图中分散的白点进行膨胀以便于就近融合成代表一辆车的整块白点，再统计出所有整块白点的数目即可得到当前帧车流量信息，并将该当前帧车流量信息传递给模糊控制模块；所述绿灯控制步骤：先由模糊控制模块依据前一帧车流量信息、当前帧车流量信息以及模糊控制规则得到绿灯时间，再依据该绿灯时间对交通灯进行控制；所述模糊控制器的输入信息为前一帧车流量信息与当前帧车流量信息，输出信息为绿灯时间，输入信息、输出信息之间的运算方法为模糊控制规则。