基于圖像處理和PLC的交通信號燈控制系統(tǒng)

摘 要： 應(yīng)用圖像處理技術(shù)，研究了PLC交通信號燈控制系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)交通信號燈亮的時間長度可以通過檢測到的車輛運行信息控制，這表明將傳統(tǒng)的路口四相位擴展到十二相位，能夠充分利用傳統(tǒng)信號燈控制系統(tǒng)中的空等待時間，在不改變路況的現(xiàn)有條件下，有效提高路口車輛的通行效率。

關(guān)鍵詞： 圖像處理； PLC； 空等待時間； 相位； 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TN911.7?34；U491.5+4 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）19?0167?04

0 引 言

隨著人民生活水平的極大提高，汽車已經(jīng)走進了千家萬戶，汽車帶給人們極大方便的同時，也使城市交通問題日益嚴(yán)重，怎樣在有限的道路條件下，提高車輛的通行能力，特別是路口的通行效率，已經(jīng)成為全社會必須面臨的重大課題，現(xiàn)在使用的交通信號燈通常還只是傳統(tǒng)的定時器模式，通行效率低下，設(shè)計研究新型、高效、依據(jù)車流量自動調(diào)節(jié)紅綠燈時間長度的智能交通信號燈已經(jīng)成為社會的需求。

動態(tài)控制的智能交通信號燈關(guān)鍵技術(shù)之一是車輛檢測，很多學(xué)者、專家曾做過大量的探索，其中最典型的就是感應(yīng)線圈式車輛檢測技術(shù)[1]，這種技術(shù)的核心是在路口道路下面放置感應(yīng)線圈，通過的車輛起鐵芯作用，當(dāng)有車輛通過時，線圈磁場變化，進而引起感應(yīng)電流的變化，利用電流的變化控制紅綠燈的響應(yīng)時間，從而達到智能控制的目的。這種控制雖然靈敏，但是感應(yīng)線圈極易損壞， 損壞后必須破開路面修復(fù)，高代價的同時更影響交通。近年來，隨著視頻技術(shù)的高速發(fā)展，視頻設(shè)備成本的不斷下降，圖像處理技術(shù)的成熟運用，視頻技術(shù)逐漸成為智能交通的新視角，本文在圖像動態(tài)目標(biāo)捕捉的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種高效、智能的交通信號燈控制系統(tǒng)。

1 應(yīng)用圖像檢測處理技術(shù)獲取控制信號

傳統(tǒng)的運動目標(biāo)檢測方法有光流法、幀間差分法和背景差分法[2]。背景差分法是目前最常用的一種前景檢測方法，對于本系統(tǒng)，由于只檢測有無車輛，不考慮車輛的具體信息，而且是近距離成像，所以背景差分法能夠滿足系統(tǒng)要求。設(shè)定通車計時開始后出現(xiàn)2 s無車則認(rèn)為待行區(qū)無車，綠燈進入閃爍倒計時。控制信號由當(dāng)前幀減去背景參考幀得到的差分圖像經(jīng)閾值二值化后轉(zhuǎn)換得到。

視頻采集模塊[3]如圖1所示，圖像處理模塊如圖2所示。

2 新型交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計

傳統(tǒng)的交通信號燈主要有4種相位[4]，而新型交通信號燈控制系統(tǒng)設(shè)計12種相位，如圖3所示。

十字路口交通信號燈分布和車輛待行區(qū)規(guī)劃如圖4所示，在①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧待行區(qū)上方分別安裝攝像設(shè)備，進行圖像采集，圖像采集分別在東西左轉(zhuǎn)、東西直行、南北左轉(zhuǎn)、南北直行定時器啟動后開始，定時器復(fù)位后結(jié)束。

圖像處理后的控制信號傳送到PLC，進而控制信號燈，PLC接線示意圖如圖5所示。設(shè)定東西綠燈30 s，東西左轉(zhuǎn)綠燈20 s，南北綠燈25 s，南北左轉(zhuǎn)綠燈15 s，所有綠燈閃爍5 s，所有黃燈2 s，控制系統(tǒng)SFC設(shè)計圖如圖6所示。

流程步動作說明見表1。

3 結(jié) 語

城市汽車擁堵問題已經(jīng)成為一個社會性問題，基于圖像處理和PLC的交通信號燈控制系統(tǒng)，能夠充分利用傳統(tǒng)信號燈控制系統(tǒng)中的空等待時間，提高路口車輛的通行效率，在一定程度上能夠緩解城市交通壓力。

參考文獻

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