本发明涉及交通灯，具体涉及一种高效智能交通灯控制方法及系统。
背景技术：
目前普通的交通指示灯只是简单地切换红、绿、黄三种状态下，表示禁行、通行、提醒示意。各个通行方向的指示灯的切换时间通常是固定不变的，没有根据不同方向道路等待通行的排队车辆的多少的数据来分析、判断后智能动态分配各路不同方向的通行时间的智能功能。常常出现一方没有车辆等待的一方开放绿灯通行，但有很多车等待通行的一方却开放红灯禁止通行，绝大多数的交通堵塞就是这种弊端造成的，结果造成了浪费时间，浪费资源，严重降低了交汇点车辆的通过效率，严重影响了社会效率。
为了解决上述问题，现有技术中出现了能够根据人流和车流的实际数量而智能化设定通行时间的交通灯系统，例如授权公告号为cn101799987b的发明专利公开的一种自适应式智能交通灯及其控制方法、授权公告号为cn103077617b的发明专利公开的基于计算机视觉的人行横道智能交通灯监管系统及方法以及申请公布号为cn108133604a公开的一种基于流量特征的红绿灯动态实时调度方法等，这些交通灯系统及方法能够有效提高通行效率，但是仍然存在以下问题：
在实际红绿灯路口中，常常出现前一个指示放行方向上已越线的车辆，由于种种原因未能及时离开交汇路面的情况下，又放行另一个方向的车辆进入交汇区，因此造成了进一步的、更多的车辆堵塞在交汇处，使得交汇点的车辆堵塞状态雪上加霜，常常会变成从堵塞变成了堵死的状态。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效智能交通灯控制方法，该控制方法能够有效避免不同方向的车辆在交汇区域相互阻挡而导致的交通堵塞，有效引导车辆有序通过交通路口。
本发明的另一个目的在于提供一种用于实现上述高效智能交通灯控制方法的交通灯控制系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种高效智能交通灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)持续检测处于可通行状态的当前通行方向的交通灯是否已切换至禁止通行状态，如是，进入第(2)步；
(2)保持将要进入通行状态的下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，并同时判断上述当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，若有，则保持所述下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，若没有，则进入第(3)步；
(3)将下一通行方向的交通灯切换成可通行状态，并返回步骤(1)，如此循环工作。
本发明的高效智能交通灯控制方法的一个优选方案，其中，所述待通行对象为车辆或行人，所述交汇区为车辆通行交汇区或人行横道。本发明的方法既适用于多个车辆通行方向的交通灯控制，也适用于人行横道处交通灯的控制，所述车辆包括汽车、摩托车、电动车、自行车等。
本发明的高效智能交通灯控制方法的一个优选方案，其中，步骤(2)中，通过图像识别的方法检测当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，具体包括以下步骤：
(2-1)通过图像采集设备按设定频率实时采集交汇区处的图像；
(2-2)对采集到的图像进行图像识别，判断交汇区处是否存在待通行对象位于交汇区；在进行图像识别时，沿着当前通行方向，从进入交汇区的位置开始往离开交汇区的方向进行识别，当识别到有一个待通行对象时，则停止计算，以便尽可能缩减数据处理量，提高计算速度。
本发明的高效智能交通灯控制方法的一个优选方案，其中，各个通行方向上交通灯通行状态的时间根据待通行对象的数量来实时计算确定。具体地，可通过图像识别的方式，计算即将进入通行状态的方向上，等待通行的待通行对象的数量，当待通行对象数量较多时，设定的通行时间大些，反之则小些，如果某个通行方向上始终没有待通行对象需要通过，而另一个方向则有较多的待通行对象，则持续让有较多待通行对象的方向持续处于绿灯状态，这样可以根据实际的情况来确定通行时间，避免按固定时间进行通行时，某个通行方向上还有很多待通行对象未通过而处于红灯状态，而另一个通行方向上没有待通行对象，造成时间浪费，影响通行效率。通过该优选方案，可以让各个方向上的待通行对象等待红绿灯的时间大体一致，避免不同通行方向上等待时间相差很远的情况出现，有效提高通行效率。
进一步地，当检测到人行横道两侧未存在等待通过的行人时，保持车辆通行方向持续处于可通行状态。这样可以避免车辆在人行横道上空等，而无行人通过的情况出现。
优选地，检测是否存在等待通过的行人的方法为红外热成像检测，通过红外热成像检测设备检测是否存在行人。
发明的高效智能交通灯控制方法的一个优选方案，其中，还包括检测是否有优先通过对象的步骤；具体包括以下步骤：
检测各个通行方向上是否有优先通行对象，该优先通行对象包括但不限于救护车、消防车、公安车、抢险车；若检测到某个通行方向上有上述优先通行对象，如果该通行方向当前处于可通行状态，则保持为可通行状态，直至优先通行对象通过，如果该通行方向当前处于禁止通行状态，则马上让当前处于通行状态的通行方向转为红灯，并开放该通行方向处于可通行状态。
这样能够让急需通过的车辆快速通过，使得本发明既兼顾了车辆通行的特殊性和紧急性，又确保了通行的效率。具体的检测方法可以为图像识别、车牌识别、声音识别等，例如通过图像识别来判断车辆的外形以及标识，以判断车辆的属性，而优先通过对象通常车牌号码有固定特征，通过识别车牌号码也能快速判断是否有优先通过对象，而救护车、消防车、警车等处于紧急状态时，会拉响警笛，通过声音识别，能够判断是否有优先通行对象。
一种交通灯控制系统，包括若干个与通行方向对应的交通灯、用于控制交通灯的亮灯状态的控制模块以及用于检测交汇区的待通行对象的监控模块，其中，所述监控模块包括数据采集模块以及数据处理模块，所述数据采集模块用于采集交汇区处的实时场景信息，所述数据处理模块用于对所述实时场景信息进行处理并判断当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区；所述数据处理模块的信号输出端与控制模块连接，并向控制模块传送交通灯状态信号；在当前通行方向的交通灯已切换至禁止通行状态后，若数据处理模块判断到当前通行方向上还有待通行对象位于交汇区，则向控制模块传送保持下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态的交通灯状态信号，控制模块根据该信号控制下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，若数据处理模块判断到当前通行方向上没有待通行对象位于交汇区，则向控制模块传送切换下一通行方向的交通灯至可通行状态的交通灯状态信号，控制模块根据该信号控制下一通行方向的交通灯处于可通行状态。
本发明的交通灯控制系统的一个优选方案，其中，所述数据采集模块为图像采集模块，包括摄像机，所述实时场景信息为交汇区的实时图片；所述数据处理模块为图像处理模块，包括处理器、存储器以及通讯模块，所述通讯模块与图像采集模块通讯进行图片数据传输。
本发明的交通灯控制系统的一个优选方案，其中，所述数据采集模块为热成像模块，包括红外热像仪；所述数据处理模块为热成像图片处理模块，包括处理器、存储器以及通讯模块，所述通讯模块与热成像模块通讯进行图片数据传输。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本发明中，在当前通行方向的交通灯已切换至禁止通行状态后，没有马上将下一通行方向的交通灯切换至可通行状态，而是实时判断当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，如果还有，则保持下一通行方向的交通灯为禁止通行状态，直至当前通行方向上所有待通行对象均已离开交汇区，这样就能够避免相互交错的两个通行方向上的待通行对象在交汇区处相互阻挡，从而从根本上避免交汇区处的交通混乱，使得各个方向的车辆和行人都能有序地通过交通灯路口，提高通行的效率，确保交通路口的交通安全。
2、由于避免了两个相互交错的通行方向上的待通行对象在交汇区处相互阻挡，有利于避免最后驶离交汇区的车辆驾驶员心理慌张，让车辆驾驶人员更加有序地离开交汇区，避免因抢行而引发的交通事故。
附图说明
图1为本发明的高效智能交通灯控制方法的流程框图。
图2为本发明的交通灯控制系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1
参见图1和图2，本实施例的高效智能交通灯控制方法，包括以下步骤：
(1)持续检测处于可通行状态的当前通行方向的交通灯是否已切换至禁止通行状态，如是，进入第(2)步；处于可通行状态的当前通行方向的交通灯的亮灯时间，由交通灯的控制模块来设定，当通行时间结束后，控制模块发出切换通行状态的信号，将交通灯切换至禁止通行状态(红灯)，或者先切换至警醒状态(黄灯)，在切换至禁止通行状态(红灯)；
(2)保持将要进入通行状态的下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，并同时判断上述当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，若有，则保持所述下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，若没有，则进入第(3)步；亦即，在当前通行方向的交通灯已切换至禁止通行状态后，没有马上将下一通行方向的交通灯切换至可通行状态，而是实时判断当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，如果还有，则保持下一通行方向的交通灯为禁止通行状态，直至当前通行方向上所有待通行对象均已离开交汇区。所述交汇区是不同方向的待通行对象具有相交轨迹的区域，这些区域的边沿或内部通常设置有交通标识线，例如停止线、斑马线等。
(3)将下一通行方向的交通灯切换成可通行状态，并返回步骤(1)，如此循环工作。上述当前通行方向和下一通行方向，是两个前后相互交错的不能同时通行的方向，例如，在十字路口中，相互垂直的两个通行方向，或者拐弯同向方向和直行通行方向，当然也可以是人行横道和车辆通行方向。
所述待通行对象为车辆或行人，所述交汇区为车辆通行交汇区或人行横道。本实施例的方法既适用于多个车辆通行方向的交通灯控制，也适用于人行横道处交通灯的控制，这两种情况都存在待通行对象在交汇区出发生相互干涉的情况，在人行横道上，有可能存在行人未完全通过斑马线，而车辆通行方向已经亮起了绿灯的情况，容易引起交通事故，通过本发明的方法，可以避免这种情况出现。所述车辆包括汽车、摩托车、电动车、自行车等，对于摩托车、电动车、自行车等，如果被困于交汇区，不但会引起交通堵塞，也容易引起交通事故导致人身伤害。
本发明的高效智能交通灯控制方法中，步骤(2)中判断是否还有待通行对象位于交汇区的方法有多种，优先采用的是图像识别的方法，具体包括以下步骤：
(2-1)通过图像采集设备按设定频率实时采集交汇区处的图像；图像采集设备为摄像机，摄像机的视场范围应当能够覆盖整个交汇区，可以采用单个广角可摇头式摄像机，也可以设置多个摄像机组合在一起工作。
(2-2)对采集到的图像进行图像识别，判断交汇区处是否存在待通行对象位于交汇区；在进行图像识别时，沿着当前通行方向，从进入交汇区的位置开始往离开交汇区的方向进行识别，当识别到有一个待通行对象时，则停止计算，以便尽可能缩减数据处理量，提高计算速度。
在本发明中，待通行对象包括车辆和行人，对于车辆的识别，可采用以下方法：(1)首先采集没有目标车辆的背景图像，作为判断当前目标的基础图像，该背景图像中没有要检测的待通过对象；(2)将当前获取的图像与背景图像进行相减，获得前景像素，可能存在的待通过对象包含在前景像素中；(3)对前景像素进行轮廓特征提取，这些轮廓特征代表了待检测对象的独特要素，获得二值化图像；(4)与数据库中存储的待通过对象模板进行比对，数据库中存储有标准的待通过对象模板，将当前的前景图像特征与待通过对象模板进行对比，判断前景图像中是否存在待通过对象。对于行人的识别，除了采用上述方法外，还可以采用人脸识别的方式来判断，此外，也可以采用红外热成像的方式判断是否有行人存在。上述待通过对象的检测方法可以采用现有的图像识别方法来进行，例如授权公告号为cn101799987b公开的一种自适应式智能交通灯及其控制方法、授权公告号为cn103077617b公开的基于计算机视觉的人行横道智能交通灯监管系统及方法等。
各个通行方向上交通灯通行状态的时间根据待通行对象的数量来实时计算确定。具体地，可通过图像识别的方式，计算即将进入通行状态的方向上，等待通行的待通行对象的数量，当待通行对象数量较多时，设定的通行时间大些，反之则小些，这样可以根据实际的情况来确定通行时间，避免按固定时间进行通行时，某个通行方向上还有很多待通行对象未通过而处于红灯状态，而另一个通行方向上没有待通行对象，造成时间浪费，影响通行效率。
当交汇区为人行横道时，当检测到人行横道两侧未存在等待通过的行人时，保持车辆通行方向持续处于可通行状态。这样可以避免车辆在人行横道前空等，而无行人通过的情况出现。
本实施例的高效智能交通灯控制方法中，还包括检测是否有优先通过对象的步骤；具体包括以下步骤：
检测各个通行方向上是否有优先通行对象，该优先通行对象包括但不限于救护车、消防车、公安车、抢险车；若检测到某个通行方向上有上述优先通行对象，如果该通行方向当前处于可通行状态，则保持为可通行状态，直至优先通行对象通过，如果该通行方向当前处于禁止通行状态，则马上让当前处于通行状态的通行方向转为红灯，并开放该通行方向处于可通行状态。
这样能够让急需通过的车辆快速通过，使得本发明既兼顾了车辆通行的特殊性和紧急性，又确保了通行的效率。具体的检测方法可以为图像识别、车牌识别、声音识别等，例如通过图像识别来判断车辆的外形以及标识，以判断车辆的属性，而优先通过对象通常车牌号码有固定特征，通过识别车牌号码也能快速判断是否有优先通过对象，而救护车、消防车、警车等处于紧急状态时，会拉响警笛，通过声音识别，能够判断是否有优先通行对象。
实施例2
参见图2，本实施例的一种交通灯控制系统，包括若干个与通行方向对应的交通灯、用于控制交通灯的亮灯状态的控制模块、用于检测交汇区的待通行对象的监控模块以及用于供电的电源模块，其中，所述监控模块包括数据采集模块以及数据处理模块，所述数据采集模块用于采集交汇区处的实时场景信息，所述数据处理模块用于对所述实时场景信息进行处理并判断当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区；所述数据处理模块的信号输出端与控制模块连接，并向控制模块传送交通灯状态信号；在当前通行方向的交通灯已切换至禁止通行状态后，若数据处理模块判断到当前通行方向上还有待通行对象位于交汇区，则向控制模块传送保持下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态的交通灯状态信号，控制模块根据该信号控制下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，若数据处理模块判断到当前通行方向上没有待通行对象位于交汇区，则向控制模块传送切换下一通行方向的交通灯至可通行状态的交通灯状态信号，控制模块根据该信号控制下一通行方向的交通灯处于可通行状态。
所述数据采集模块为图像采集模块，包括摄像机，所述实时场景信息为交汇区的实时图片；所述数据处理模块为图像处理模块，包括处理器、存储器以及通讯模块，所述通讯模块与图像采集模块通讯进行图片数据传输。
实施例3
本实施例与实施2相比的不同之处在于，本实施例中，所述数据采集模块为热成像模块，包括红外热像仪；所述数据处理模块为热成像图片处理模块，包括处理器、存储器以及通讯模块，所述通讯模块与热成像模块通讯进行图片数据传输。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
1.一种高效智能交通灯控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)持续检测处于可通行状态的当前通行方向的交通灯是否已切换至禁止通行状态，如是，进入第(2)步；
(2)保持将要进入通行状态的下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，并同时判断上述当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，若有，则保持所述下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，若没有，则进入第(3)步；
(3)将下一通行方向的交通灯切换成可通行状态，并返回步骤(1)，如此循环工作。
2.根据权利要求1所述的高效智能交通灯控制方法，其特征在于，所述待通行对象为车辆或行人，所述交汇区为车辆通行交汇区或人行横道。
3.根据权利要求1所述的高效智能交通灯控制方法，其特征在于，步骤(2)中，通过图像识别的方法检测当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区，具体包括以下步骤：
(2-1)通过图像采集设备按设定频率实时采集交汇区处的图像；
(2-2)对采集到的图像进行图像识别，判断交汇区处是否存在待通行对象位于交汇区；在进行图像识别时，沿着当前通行方向，从进入交汇区的位置开始往离开交汇区的方向进行识别，当识别到有一个待通行对象时，则停止计算。
4.根据权利要求1所述的高效智能交通灯控制方法，其特征在于，各个通行方向上交通灯通行状态的时间根据待通行对象的数量来实时计算确定。
5.根据权利要求1所述的高效智能交通灯控制方法，其特征在于，当检测到人行横道两侧未存在等待通过的行人时，保持车辆通行方向持续处于可通行状态。
6.根据权利要求1所述的高效智能交通灯控制方法，其特征在于，检测是否存在等待通过的行人的方法为红外热成像检测，通过红外热成像检测设备检测是否存在行人。
7.根据权利要求1所述的高效智能交通灯控制方法，其特征在于，还包括检测是否有优先通过对象的步骤；具体包括以下步骤：
检测各个通行方向上是否有优先通行对象，该优先通行对象包括但不限于救护车、消防车、公安车、抢险车；若检测到某个通行方向上有上述优先通行对象，如果该通行方向当前处于可通行状态，则保持为可通行状态，直至优先通行对象通过，如果该通行方向当前处于禁止通行状态，则马上让当前处于通行状态的通行方向转为红灯，并开放该通行方向处于可通行状态。
8.一种用于实现权利要求1所述高效智能交通灯控制方法的交通灯控制系统，其特征在于，包括若干个与通行方向对应的交通灯、用于控制交通灯的亮灯状态的控制模块以及用于检测交汇区的待通行对象的监控模块，其中，所述监控模块包括数据采集模块以及数据处理模块，所述数据采集模块用于采集交汇区处的实时场景信息，所述数据处理模块用于对所述实时场景信息进行处理并判断当前通行方向上是否还有待通行对象位于交汇区；所述数据处理模块的信号输出端与控制模块连接，并向控制模块传送交通灯状态信号；在当前通行方向的交通灯已切换至禁止通行状态后，若数据处理模块判断到当前通行方向上还有待通行对象位于交汇区，则向控制模块传送保持下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态的交通灯状态信号，控制模块根据该信号控制下一通行方向的交通灯处于禁止通行状态，若数据处理模块判断到当前通行方向上没有待通行对象位于交汇区，则向控制模块传送切换下一通行方向的交通灯至可通行状态的交通灯状态信号，控制模块根据该信号控制下一通行方向的交通灯处于可通行状态。
9.根据权利要求8所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述数据采集模块为图像采集模块，包括摄像机，所述实时场景信息为交汇区的实时图片；所述数据处理模块为图像处理模块，包括处理器、存储器以及通讯模块，所述通讯模块与图像采集模块通讯进行图片数据传输。
10.根据权利要求8所述的交通灯控制系统，其特征在于，所述数据采集模块为热成像模块，包括红外热像仪；所述数据处理模块为热成像图片处理模块，包括处理器、存储器以及通讯模块，所述通讯模块与热成像模块通讯进行图片数据传输。
技术总结