技术领域
[0001] 本
发明属于交通控制及管理技术领域，更具体的说是涉及一种基于视频检测的行人过街自适应系统及方法。
背景技术
[0002] 路段过街行人与机动车相互干扰一直是交通控制与管理的难题。行人是基数最大、最容易违背交通规则的交通参与者，同时也是交通活动中的弱势群体。解决过街行人与机动车的相互干扰一般有两种途径：一种是建设行人过街天桥或地下通道，实现两者空间上的分离；另一种采用行人过街
信号控制系统：建设行人、机动车信号灯，实现两者时间上的分离。目前行人过街信号控制系统主要采用定周期控制，更多地考虑机动车的通行权，行人过街定周期控制会导致绿灯时间大量损失，不合理的行人过街信号控制，往往造成行人过街等待时间过长，引发行人违章过街，导致行人与机动车严重冲突，进而导致交通事故频发。
[0003] 因此，如何提供一种基于视频检测的行人过街自适应系统及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种基于视频检测的行人过街自适应系统及方法，通过实时变化的行人流量、车流量实现适应性控制，灵活给予机动车和行人放行时间，使得行人过街设施的通行效率最大化。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] 一种基于视频检测的行人过街自适应系统，包括：前端系统，网络传输系统和后端管理系统，其中，
[0007] 所述前端系统，采集行人过街数据，将数据传输至后端管理系统，并
控制信号灯组状态；
[0008] 所述后端管理系统，接收前端系统传输的数据，并将行人过街信号控制参数发送至前端系统；
[0009] 所述网络传输系统，实现前端系统与后端管理系统之间数据的传输与交换。
[0010] 优选的，所述前端系统包括交通信号控制机和等待过街行人检测单元，所述过街行人检测单元用于采集行人过街数据，所述交通信号控制机用于控制信号灯组状态。
[0011] 优选的，所述等待过街行人检测单元包括人员
密度相机、行人闯红灯相机或行人按钮。
[0012] 优选的，所述后端管理系统包括上位机和信号控制联网平台，所述上位机用于处理行人过街数据；所述信号控制联网平台，用于配置路段行人过街信号控制相关参数下发至交通信号控制机，实时监控路段运行状态以及数据统计分析。
[0013] 优选的，配置路段行人过街信号控制相关参数支持前端通过
人机交互界面进行现场配置和在信号控制联网平台进行远程配置。
[0014] 一种基于视频检测的行人过街自适应方法，前端系统采集行人过街数据，通过网络传输系统将数据传输至后端管理系统，后端管理系统接收前端系统传输的数据，分析处理后得到行人过街信号控制参数，并通过网络传输系统将行人过街信号控制参数发送至前端系统，前端系统控制信号灯组状态。
[0015] 优选的，采用如下行人过街控制方式：等待过街行人主动控制、行人过街感应信号控制、行人过街协调信号控制或行人过街定周期控制。
[0016] 优选的，等待过街行人主动控制方法为：若等待过街行人检测单元采用行人闯红灯相机或人员密度相机，在相应相机中配置好
检测区域、交通信号控制机IP、端口后，相机可以每隔一定时间间隔通过网络将交通数据传输到交通信号控制机，实现对过街行人人数的主动、精准检测；若等待过街行人检测单元采用行人按钮，行人按钮在接收到行人
请求后将信号通过IO口传输到交通信号控制机，实现对行人过街请求的监听。
[0017] 优选的，行人过街感应信号控制方法包括如下步骤：
[0018] S1：未检测到行人过街需求时，机动车灯绿灯，行人过街红灯；
[0019] S2：当检测到行人过街需求后，判断机动车的通行时间是否达到最小通行时间以及行人等待时间是否到达最大等待时间，当满足机动车的通行时间大于等于最小通行时间或行人等待时间大于等于最大等待时间中的任一条件，执行行人放行延迟时间程序；
[0020] S3：执行行人放行延迟时间结束后，执行行人绿灯
相位；
[0021] S4：行人过街绿灯相位放行结束后，恢复主路通行。
[0022] 优选的，行人过街协调信号控制方法为：在路段行人过街需求和机动车流量大且稳定的时段或场景下，行人过街信号控制考虑与上下游交叉口信号灯进行协调控制：行人过街交通信号控制机通过GPS校时实现与上下游交叉口交通信号控制机的时钟同步，并根据前期调研确定行人绿灯时长和清空时长，同时根据上下游交叉口信号配时方案得到路段信号控制周期及机动车绿灯时长，结合该路段的行驶车速计算
相位差，实现路段行人过街信号灯与上下游交叉口的干线绿波、干线红波的协调控制，在优先保证交通不拥堵的前提下保证行人的过街需求。
[0023] 本发明的有益效果在于：
[0024] 本发明通过前端系统采集行人过街数据，将数据传输至后端管理系统，后端管理系统分析处理后得到行人过街信号控制参数，将行人过街信号控制参数反馈至前端系统，前端系统控制信号灯组状态，从而实现了通过实时变化的行人流量、车流量实现适应性控制，灵活给予机动车和行人放行时间，使得行人过街设施的通行效率最大化。
附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026] 图1附图为本发明的结构示意图。
[0027] 图2附图为本发明行人过街感应信号控制方法的
流程图。
[0028] 图3附图为本发明一次过街行人闯红灯相
机架设俯视图。
[0029] 图4附图为本发明二次过街行人闯红灯相机架设俯视图。
[0030] 图5附图为本发明一次过街人员密度相机架设俯视图。
[0031] 图6附图为本发明二次过街人员密度相机架设俯视图。
[0032] 图7附图为本发明二次过街行人按钮架设俯视图。
[0033] 图8附图为本发明二次过街行人按钮架设俯视图。
具体实施方式
[0034] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035] 请参阅附图1，本发明提供了一种基于视频检测的行人过街自适应系统，包括：前端系统，网络传输系统和后端管理系统，其中，前端系统，采集行人过街数据，将数据传输至后端管理系统，并控制信号灯组状态；后端管理系统，接收前端系统传输的数据，并将行人过街信号控制参数发送至前端系统；网络传输系统，实现前端系统与后端管理系统之间数据的传输与交换。本发明通过前端系统、网络传输系统及后端管理系统的配合，实现对路段行人过街的信号控制与运行状态监控，在确保行人过街安全的前提下，尽可能提升主路机动车通行效率。
[0036] 前端系统包括交通信号控制机和等待过街行人检测单元，过街行人检测单元用于采集行人过街数据，交通信号控制机用于控制信号灯组状态。交通信号控制机内设有ARM9系列32位芯片。
[0037] 等待过街行人检测单元包括人员密度相机、行人闯红灯相机或行人按钮。人员密度相机或行人闯红灯相机可以每隔一定时间间隔通过网络将设备ID、等待行人数量等数据传输到交通信号控制机；行人按钮则在接收到行人请求后将信号通过IO口传输到交通信号控制机，交通信号控制机根据行人数量进行逻辑判断，决定是否改变当前信号灯状态。行人按钮运行正常情况下的检测
精度几乎100％，但是在实测中发现如果行人按钮与交通信号控制机之间的连接电线长度超过80米，会导致电线两端出现
电压差，进而产生
电流，会出现误报的现象。此时需要在行人按钮与交通信号控制机之间增加一个继电器，按行人按钮后先是触发继电器，继电器再触发交通信号控制机。
[0038] 人员密度相机采用CMOS超宽动态深眸智能人员密度筒型网络摄像机；行人闯红灯相机采用1英寸700万
像素彩色
逐行扫描CCD高清智能摄像机。
[0039] 由于行人闯红灯相机与人员密度相机的架设方式、检测精度、适用条件以及可拓展性均有明显区别，在实际应用中，请根据不同场景、不同用户需求选取两者中更为合适的设备。在天气良好的白天条件下，等待行人的捕获率≥95％；夜晚或天气条件较差时的捕获率下降不超过10％。等待行人人数小于4人且行人之间遮挡较少时的人数检测准确率≥95％。
[0040] 一次过街行人闯红灯相机布设方案：
[0041] 两台行人闯红灯相机架设在路侧的行人信号灯上，高度应在3.5米～4.5米之间，分别对准并
覆盖另一侧的行人等待区，如图3所示。为了有较好的效果，建议用彩色涂料涂抹在行人等待区上，并写明行人等待区，将行人等待区与其它区域区分开来，一是可以规范行人的等待行为，二是有利于给相机确定检测区域。
[0042] 当人行横道长度大于16m时，应在人行横道中央设置行人二次过街安全岛。因此，当人行横道长度大于16m且道路中央存在过街安全岛时，应采用二次过街。所谓二次过街即一个周期内行人先从道路一侧步行到中央安全岛，下一个周期再从安全岛步行到道路另一侧的过街方式。
[0043] 二次过街行人闯红灯相机布设方案：
[0044] 两台行人闯红灯相机架设在路段中央的行人信号灯上，高度在3.5米～4.5米之间，分别对准并覆盖两侧的行人等待区，如图4所示。第三台行人闯红灯相机架设在任一路侧的行人信号灯上，高度在3.5米～4.5米之间，覆盖中央的行人等待区。为了有较好的效果，建议用彩色涂料涂抹在行人等待区上，并写明行人等待区，将行人等待区与其它区域区分开来，一是可以规范行人的等待行为，二是有利于给相机确定检测区域。
[0045] 行人闯红灯相机实际架设中可能需要根据实际情况对镜头规格进行调整，以保证相机
视野范围可以涵盖行人等待区所有区域。
[0046] 一次过街人员密度相机布设方案：
[0047] 两台人员密度相机架设在路段两侧的行人信号灯上，高度在6米～8米之间，分别对准并覆盖两侧的行人等待区，如图5所示。每一个行人等待区需配置一台人员密度相机，相机的视野要可以覆盖行人等待的所有区域。
[0048] 二次过街人员密度相机布设方案：
[0049] 两台人员密度相机架设在路段两侧的行人信号灯上，高度在6米～8米之间，分别对准并覆盖两侧的行人等待区，第三台人员密度相机架设在路段中央的行人等待区的一侧，高度在6米～8米之间，覆盖中央的行人等待区，如图6所示。
[0050] 一次过街行人按钮布设方案：
[0051] 两台行人按钮安装在路段两侧的行人信号灯杆上，高度在1.2米～1.5米之间，如图7所示。每个路侧行人等待区需配备一个行人按钮，分别对应行人的过街需求。行人按钮安装高度宜在1.2-1.5m范围内。一般情况下行人按钮安装在行人信号灯杆上，也可以安装在单独的立柱上。
[0052] 二次过街行人按钮布设方案：
[0053] 两台行人按钮安装在路段两侧的行人信号灯杆上，高度在1.2米～1.5米之间，中央安全岛需配备两个行人按钮，分别对应不同方向的行人过街需求，行人按钮安装高度宜在1.2-1.5m范围内，如图8所示。
[0054] 后端管理系统包括上位机和信号控制联网平台，上位机用于处理行人过街数据。信号控制联网平台，一是配置路段行人过街信号控制相关参数下发至交通信号控制机，包括相位方案、绿信比、检测器参数等，该参数也可由交通信号控制机配置客户端完成并上载；二是实时监控路段运行状态，实时显示路段行人相位及机动车相位执行状态；三是数据统计分析，平台可以对该路段行人过街请求响应次数等数据进行统计，分析不同时段行人到达时间分布特性，为其他相关研究提供数据支持。
[0055] 在另一种实施例中，配置路段行人过街信号控制相关参数支持前端通过人机交互界面进行现场配置和在信号控制联网平台进行远程配置。本发明支持在前端通过人机交互界面进行现场配置和在中心进行远程配置，能够配置路段行人过街信号控制相关参数，包括相位方案、绿信比、检测器参数等。还支持远程监控路段运行状态和数据统计分析，实时显示路段行人相位及机动车相位执行状态。另外，可实现远程重启、复位、升级等远程维护操作。本发明易用性和可维护性均较高。
[0056] 本发明还提供了一种基于视频检测的行人过街自适应方法，前端系统采集行人过街数据，通过网络传输系统将数据传输至后端管理系统，后端管理系统接收前端系统传输的数据，分析处理后得到行人过街信号控制参数，并通过网络传输系统将行人过街信号控制参数发送至前端系统，前端系统控制信号灯组状态。
[0057] 本发明采用如下行人过街控制方式：等待过街行人主动控制、行人过街感应信号控制、行人过街协调信号控制或行人过街定周期控制。本发明根据行人过街信号控制方式(待过街行人主动控制、行人过街感应信号控制、行人过街协调信号控制和行人过街定周期控制)、行人过街横道形式(一次过街/二次过街)、过街横道与上下游路口距离等因素，确定前
端子系统的设备类型、数量及布设方式与点位。
[0058] 等待过街行人主动控制方法为：如果采用行人闯红灯相机或人员密度相机方案，在行人闯红灯相机或人员密度相机中配置好检测区域、交通信号控制机IP、端口后，行人闯红灯相机或人员密度相机可以每隔一定时间间隔(可设置)通过网络将“设备ID、等待行人数量”等交通数据传输到交通信号控制机，实现对过街行人人数的主动、精准检测，为智能化地信号配时提供数据
基础；如果采用行人按钮方案，行人按钮在接收到行人请求后可以将信号通过IO口传输到交通信号控制机，实现对行人过街请求的监听。
[0059] 在路段行人过街需求较小或
波动较大的时段或场景下，为了避免出现定周期中绿灯空放的现象，减少频繁切换行人相位对路段机动车流的干扰，可以采用行人过街感应控制方法，参阅附图2，行人过街感应信号控制方法包括如下步骤：
[0060] S1：未检测到行人过街需求时，机动车灯绿灯，行人过街红灯。
[0061] S2：当检测到行人过街需求后，可能机动车绿灯刚刚放行不久，为了保证机动车的必要通行时间，需要判断机动车是否到达最小通行时间。同时，如果机动车最小通行时间设置过长，可能导致行人的等待时间过长，研究表明当行人等待时间超过最大等待时间后，行人闯红灯的概率会大幅增加，因此系统还需要判断行人的等待时间是否到达最大等待时间。综合考虑机动车通行效率和行人过街安全两个因素，达到机动车的通行时间大于等于最小通行时间或行人等待时间大于等于最大等待时间中的任一条件即进入执行行人放行延迟时间程序。
[0062] S3：执行“行人放行延迟时间”，目的在于为机动车相位由绿变红提供安全间隔时间，机动车信号灯会按照绿灯到绿闪再到黄灯的顺序改变状态，行人信号灯保持红灯状态。执行完行人放行延迟时间后，交通信号控制机执行行人绿灯相位，此时机动车信号灯按照黄灯至红灯的顺序改变状态，行人信号灯按照红灯至绿灯改变状态；
[0063] S4：当执行完行人绿灯时间后，行人绿灯切换为行人绿闪，目的是保证已经进入人行横道的行人安全到达另一侧道路。绿闪时间根据行人过街速度、距离等参数计算后在配置客户端设定；
[0064] S5：行人过街绿闪相位放行结束后，即恢复主路通行，机动车信号灯由红灯变为绿灯，行人信号灯由绿闪变为红灯，行人过街信号周期结束。如此循环往复，不断检测行人过街需求，满足行人过街需求。
[0065] 在平峰期，如普通日白天非上下高峰期或夜晚，路段行人过街的需求一般较小或波动较大，为了避免出现定周期中绿灯空放的现象，减少频繁切换行人相位对路段机动车流的干扰，采用行人过街感应控制方法，即在同时考虑行人最大等待时间及机动车最小通行时间的基础上，根据实时行人过街需求切换行人相位，否则将一直放行主路车流。
[0066] 行人过街协调信号控制方法为：在路段行人过街需求和机动车流量都较大且稳定的时段或场景下，行人过街信号控制需要考虑与上下游交叉口信号灯进行协调控制：行人过街交通信号控制机通过GPS校时实现与上下游交叉口交通信号控制机的时钟同步，并根据前期调研确定行人绿灯时长和清空时长，同时根据上下游交叉口信号配时方案得到路段信号控制周期及机动车绿灯时长，结合该路段的行驶车速计算相位差，实现路段行人过街信号灯与上下游交叉口的干线绿波、干线红波等协调控制，在优先保证交通不拥堵的前提下保证行人的过街需求。
[0067] 在高峰期，路段行人过街需求和机动车流量都较大且稳定，行人过街信号控制需要考虑与上下游交叉口信号控制进行协调，此时的主要问题在于避免由于机动车在路段停车导致下游交叉口绿灯空放或车辆排队溢出，应采用定周期协调控制方案。根据前期调研确定行人放行和清空时长，同时根据上下游交叉口信号配时方案得到路段信号控制周期及机动车绿灯时长，尽可能优先保证高峰期交通不拥堵，再保证行人的过街需求。
[0068] 行人过街定周期控制：一方面，当路段行人过街需求较大且稳定时，行人过街可设置为定周期控制方案；另一方面，当前端行人检测设备出现故障时，系统可自动降级到定周期控制，以保证系统的稳定可靠运行。
[0069] 本发明通过前端系统采集行人过街数据，将数据传输至后端管理系统，后端管理系统分析处理后得到行人过街信号控制参数，将行人过街信号控制参数反馈至前端系统，前端系统控制信号灯组状态，从而实现了通过实时变化的行人流量、车流量实现适应性控制，灵活给予机动车和行人放行时间，使得行人过街设施的通行效率最大化，保证了行人的通行安全；且本发明考虑到了机动车的通行权，尽可能减少了行人过街对机动车的干扰。
[0070] 另外，本发明也可以通过拓展扬声器、显示屏等部件实现行人闯红灯的警示以及抓拍功能，具有更高的拓展性。
[0071] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0072] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
