利用視頻事件檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統及方法

2023-11-11 07:22:07 1

專利名稱：利用視頻事件檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種城市道路交通管理中，在有信號燈控制路口，利用視頻事件檢測
技術，進行交通擁堵快速發現並報警的系統及其運行。
背景技術：
目前國內外城市中，在交通流量較大或經常發生交通事故的路口 ，都需要利用信 號燈規範路口機動車的通行順序。隨著經濟的發展，機動車數量劇增，特別是在早晚高峰時 間，許多信號燈控制的路口已經處於飽和狀態。當因交通事故、車輛故障、交通違法駕駛行 為等交通突發事件造成交通擁堵時，如果不及時處理，就會迅速向周邊蔓延，嚴重時甚至會 導致局部交通癱瘓。當有信號燈控制路口因交通事故、車輛故障、交通違法駕駛行為等各種 事件，導致交通擁堵時，如何快速發現並報警，已成為公安交通管理部門關注的焦點。目前 世界普遍採用的現有技術中，通常情況下，都是採用視頻事件檢測技術發現路口交通擁堵。 利用這種方法在有信號燈控制的路口進行擁堵檢測過程中，當發現機動車在路口的停車線 不動時，無法確認是因遇紅燈正常停車，還是遇到放行信號，因交通事故、車輛故障、交通違 法駕駛行為等各種事件導致無法通行。採用目前流行的檢測方式，只能經過2-3個信號周 期後，才能確認路口是否擁堵。 一般情況下，尖峰時間的信號燈周期都在90秒以上，所以， 發現擁堵事件的報警時間，最少設定在180秒即3分鐘以上。如果設定在3分鐘以下時，會 導致頻繁誤報，使系統無法正常工作，因此已遠遠滿足不了交通警察快速反應的需求。

發明內容
本發明的目的，旨在開發一種利用目前普遍應用的視頻事件檢測技術，在有信號 燈控制路口 ，實現交通擁堵快速發現報警的系統。 系統利用目前普遍採用的視頻事件檢測器，對被檢測車道上機動車佔用道路的狀 態進行檢測，將檢測到的車輛佔用狀態，送到交通擁堵分析單元；同時系統還將放行被檢測 車道車流的信號燈的綠燈狀態，連接到交通擁堵分析單元。在每個綠燈期內，通過交通擁堵 分析單元的算法，對被檢測車道的交通擁堵狀況進行快速、準確地分析，當發現擁堵後立即 通過報警信號輸出接口發出報警信息。 本發明提供的利用視頻事件檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統是這樣實現 的 如圖1系統拓撲結構圖所示，系統由①視頻圖像採集設備、②視頻事件檢測設備、 ③交通擁堵分析單元等部分組成。視頻圖像採集設備設置在距離停車線後若干米處，要能 夠採集到被檢測車道及在車道上行駛或排隊的車輛。視頻事件檢測設備在所採集的視頻圖 像中設定被檢測車道上的某一區域作為檢測區；所檢測到的檢測區佔用狀態傳送給交通擁 堵分析單元。交通擁堵分析單元內則根據檢測區距離停車線的遠近，預設一個擁堵報警閥 值Ta(長度為清除從停車線至檢測區的最大車輛排隊的清除時間加上一個適當的冗餘時 間)，同時具有一個放行被檢測交通流向的信號燈綠燈信號輸入接口、一個來自視頻事件檢測設備的檢測區佔用狀態輸入接口，以及一個交通擁堵報警信號輸出接口。交通擁堵報警 信號輸出接口的報警數據可以通過各種通訊方式(諸如GPRS、電話線、寬帶、光纖等)傳送 至控制中心。 系統上電開始工作後，交通擁堵分析單元首先檢測該放行被檢測車道車流的信號 燈綠燈是否啟亮，1表示綠燈啟亮、0表示綠燈熄滅；然後再檢測視頻事件檢測設備輸出的 道路佔用狀態，1表示佔用、0表示未佔用。 交通擁堵分析單元在信號燈綠燈信號輸入接口的綠燈啟亮時開始運行，每秒4次 直至綠燈熄滅止，對檢測區的佔用狀況進行監測和累計，當連續佔用檢測區的時間達到擁 堵報警閥值Ta時，系統將立即發出擁堵報警信號。之所以每秒運行4次，是為了縮短對車 輛檢測器佔用狀態的實時檢測採樣間隔、提高檢測精度。 其基本原理是假定某一信號燈控制路口的某一流向的停車排隊已經從停車線排 隊到或超過檢測區，那么正常情況下放行綠燈啟亮後，這些排隊車輛將順次啟動前行，直至 在檢測區上等待的車輛也開始啟動前行，從放行綠燈啟亮到檢測區上等待的車輛離開檢測 區所需的這段時間稱為最大排隊清除時間。若某一流向從放行綠燈啟亮開始，到經過最大 排隊清除時間和一個適當的冗餘時間為止，檢測區始終被連續佔用，即停在檢測區的排隊 車輛始終沒動，說明該流向一定發生了突發事件而導致交通異常。依據這一原理，首先在交 通擁堵分析單元內預設一個排隊清除期報警閥值Ta(長度為該檢測區的最大排隊清除時 間加上一個適當的冗餘時間)；交通擁堵分析單元從綠燈啟亮起開始運行，對檢測區的連 續佔用情況進行監測，若從綠燈啟亮起到設定的排隊清除期報警閥值Ta止的這一報警檢 測時間窗口內，檢測區始終被連續佔用，則立即發出該流向發生交通擁堵的報警信息。也就 是說，設定排隊清除期報警閥值Ta的用意，是檢測是否有某臺車在從綠燈啟亮起至Ta止的 這一時間段內始終佔用檢測區，若是即認為發生交通擁堵。 通常來講，機動車停車排隊時，車輛長度加上與前車間的間距平均約為4米左右，
放行綠燈啟亮後，平均每臺排隊車輛的清除時間約為2秒，因此以檢測區設置在距離停車
線20米處為例，車隊排滿時車隊長度為5臺車，所需的排隊清除時間約為IO秒，加上適當
的冗餘時間，則排隊清除期報警閥值Ta可設定為15秒。若該方向的放行綠燈啟亮後檢測
區仍然被連續佔用並超過15秒，則說明該路段發生突發事件導致交通異常，應立即發出報
警信息。因此，不同檢測區所對應的排隊清除期報警閥值Ta均應該由交通工程師根據檢測
區位置、道路狀況等因素通過計算或測量而具體設定。 本發明所提供的交通擁堵快速報警的運行方法是 (1)在交通擁堵分析單元內預設一個排隊清除期報警閥值Ta， (2)當放行該車道的信號燈綠燈啟亮時，初始化程序啟動，參照圖2中所示流程， (3)將報警檢測時間窗口計時器tq、檢測區連續佔用計時器tc、當前擁堵報警狀
態ca初始化為O，然後開始運行交通擁堵分析單元，每秒4次，直至綠燈熄滅為止， (4)參照圖3中所示流程，每秒運行4次的交通擁堵分析單元，首先將報警檢測時
間窗口計時器tq加1，然後檢查來自視頻事件檢測設備的檢測區佔用狀態輸入接口的檢測
區道路佔用狀態，若此時檢測區被佔用則將檢測區連續佔用計時器tc加l，若此時檢測區
未佔用則將檢測區連續佔用計時器tc置為0， (5)判斷報警檢測時間窗口計時器tq是否小於4*排隊清除期報警閥值Ta，是則轉到(7)直接退出本次交通擁堵分析單元的運行；否則判斷報警檢測時間窗口計時器tq是 否等於4*排隊清除期報警閥值Ta，是則說明已經到達排隊清除期報警檢測決策時刻，轉到 (5)，否則說明已過了排隊清除期，轉到(7)， (6)檢查tc是否等於tq，是則說明在報警檢測時間窗口內檢測區被連續佔用，將 當前擁堵報警狀態ca置為l，否則是說明在報警檢測時間窗口內檢測區未被連續佔用，將 當前擁堵報警狀態ca置為0，然後 (7)向交通擁堵報警信號輸出接口發送當前擁堵報警狀態ca，然後
(8)退出本次交通擁堵分析單元的運行。


圖l是系統拓撲結構圖
圖2是初始化程序流程圖
圖3是交通擁堵分析單元流程圖
具體實施例方式
假定在某一信號燈控制路口某一流向的停車線後設置了本系統，並將預設排隊清 除期報警閥值Ta = 10秒。 當放行被檢測車道的信號燈綠燈從熄滅轉變為啟亮的狀態，擁堵分析單元的初始 化程序首先將報警檢測時間窗口計時器tq、機動車檢測區連續佔用計時器tc、當前擁堵報 警狀態ca初始化為O，然後開始運行交通擁堵分析單元，每秒4次。 假定從放行信號啟亮起第O秒至第IO秒檢測區始終被機動車始佔用此時交通擁 堵分析程序已經運行4*10 = 40次，則tq等於40，tc也為40 ;當判斷報警檢測時間窗口計 時器tq( = 40)是否等於扭排隊清除期報警閥值Ta( = 4*10 = 40)時，是，說明已經到達 報警檢測決策時刻，檢查tc ( = 40)是否等於tq ( = 40)，是，說明在報警檢測時間窗口內檢 測區被連續佔用，將當前擁堵報警狀態ca置為l，然後向交通擁堵報警信號輸出接口發送 當前擁堵報警狀態ca(二 l)，然後退出本次交通擁堵分析單元的本次運行。交通擁堵報警 信號輸出接口發送的當前擁堵報警狀態ca(二 1)即可被現場通訊線路傳送至控制中心。
權利要求
在信號燈路口利用視頻事件檢測進行擁堵快速報警系統，其特徵是(1)由視頻圖像採集設備、視頻事件檢測設備、交通擁堵分析單元構成；(2)視頻圖像採集設備設置在停車線後若干米處；(3)視頻事件檢測設備對視頻圖像採集設備所採集的視頻圖像設定被檢測車道上的某一區域作為檢測區，設置的位置要能夠採集到被檢測車道的車輛佔用檢測區狀態，車輛佔用檢測區時輸出1，否則，輸出0；(4)交通擁堵分析單元具有一個放行被檢測交通流向的信號燈綠燈信號輸入接口、一個來自視頻事件檢測設備的檢測區佔用狀態輸入接口，以及一個交通擁堵報警信號輸出接口；(5)交通擁堵分析單元預設排隊清除期報警閥值Ta，從綠燈啟亮時起對檢測區的被佔用情況監測至Ta，若此段時間隔內檢測區始終被連續佔用，即發出交通擁堵報警信號。
2. 根據權利要求1所述的利用視頻事件檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統，其特徵 是分析處理單元每秒運行四次。
3. 利用視頻事件檢測對信號燈路口擁堵快速報警系統的運行方法，其特徵是(1) 預設一個排隊清除期報警閥值Ta，(2) 放行被檢測交通流向的信號燈綠燈信號輸入接口由0變為1時，初始化程序啟動 將報警檢測時間窗口計時器tq、檢測區連續佔用計時器tc、當前擁堵報警狀態ca初始化為 O，然後開始運行交通擁堵分析單元，直至視頻事件檢測設備的出口參數1由1變為0時止，(3) 交通擁堵分析首先將tq加l，然後檢查來自視頻事件檢測設備的檢測區佔用狀態 輸入接口，若此時被佔用則將tc加1、若此時未被佔用則將tc置為0，(4) 確定是否已到達排隊清除期報警檢測決策時刻判斷tq是否小於Ta，是則轉到 (7)退出本次分析程序，否則繼續判斷tq是否等於Ta，是則轉到(5)、否則轉到(7)，(5) 檢查tc是否等於tq，是則將ca置為1、否則將ca置為0，然後(6) 向交通擁堵報警信號輸出接口發送當前擁堵報警狀態ca，然後(7) 退出本次交通擁堵分析程序。
4. 根據權利要求3所述的系統運行方法，其特徵是(1) 交通擁堵分析單元每秒運行四次，(2) 在確定是否已到達排隊清除期報警檢測決策時刻步驟中，以tq與4*Ta進行比較、 判斷。
全文摘要
本發明系在信號燈路口利用視頻事件檢測設備進行擁堵快速報警系統，系統由視頻圖像採集設備、視頻事件檢測設備、放行被檢測車道的信號燈綠燈信號連接線、交通擁堵分析單元等部分組成。交通擁堵分析單元具有一個放行被檢測交通流向的信號燈綠燈信號輸入接口、一個來自視頻事件檢測設備的檢測區佔用狀態輸入接口，以及一個交通擁堵報警信號輸出接口，並預設排隊清除期報警閥值Ta，從綠燈啟亮起對檢測區的被佔用情況監測至Ta，若此段時間隔內檢測區始終被連續佔用，即發出交通擁堵報警信號。
文檔編號G08G1/097GK101714299SQ20091021969
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者劉剛, 姜廷順, 張濱, 李志恆, 王一良, 鄭通 申請人:姜廷順