基于圖像處理和PLC的交通信號燈控制系統

摘 要： 應用圖像處理技術，研究了PLC交通信號燈控制系統，發現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，這表明將傳統的路口四相位擴展到十二相位，能夠充分利用傳統信號燈控制系統中的空等待時間，在不改變路況的現有條件下，有效提高路口車輛的通行效率。

關鍵詞： 圖像處理； PLC； 空等待時間； 相位； 控制系統

中圖分類號：TN911.7?34；U491.5+4 文獻標識碼： 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，已經成為全社會必須面臨的重大課題，現在使用的交通信號燈通常還只是傳統的定時器模式，通行效率低下，設計研究新型、高效、依據車流量自動調節紅綠燈時間長度的智能交通信號燈已經成為社會的需求。

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

1 應用圖像檢測處理技術獲取控制信號

傳統的運動目標檢測方法有光流法、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，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要求。設定通車計時開始后出現2 s無車則認為待行區無車，綠燈進入閃爍倒計時。控制信號由當前幀減去背景參考幀得到的差分圖像經閾值二值化后轉換得到。

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設計

傳統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設計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規劃如圖4所示，在①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧待行區上方分別安裝攝像設備，進行圖像采集，圖像采集分別在東西左轉、東西直行、南北左轉、南北直行定時器啟動后開始，定時器復位后結束。

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。設定東西綠燈30 s，東西左轉綠燈20 s，南北綠燈25 s，南北左轉綠燈15 s，所有綠燈閃爍5 s，所有黃燈2 s，控制系統SFC設計圖如圖6所示。

流程步動作說明見表1。

3 結 語

城市汽車擁堵問題已經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，能夠充分利用傳統信號燈控制系統中的空等待時間，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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