基于视频的路网系统智能红绿灯设计毕设论文.docVIP

基于视频的路网系统智能红绿灯设计 引 言 道路交叉口处的交通信号灯是城市道路网中的主要控制设施，合理调节信号灯的控制是提高城市交通质量，提高现有道路利用率的关键所在。本设计选择具有众多优点的视频图像检测传感器作为交通参数的检测器。在阐述了视频图像检测传感器的工作原理的基础上，文中详细介绍了视频图像处理的几种算法并实现这些算法，获得了所需的交通参数。鉴于交通流具有强不确定性而且交通结构十分复杂，系统难以建立精确模型和采用模型求解的方法来实现控制，所以在设计交叉口的信号灯控制器时，根据模糊控制理论而采用了模糊控制的方法。在基本通行时间基础上，在当前方向绿灯时间结束时，模糊控制器根据红绿灯的两个方向上车辆排队长度和上游路口交通状况作出判决，得到绿灯方向上通行时间的延长量。模糊控制器的控制规则体现了交警在实际路口交通指挥中的经验。文中设计了一个交通路口信号控制仿真程序，以实际交通参数为仿真数据，分别采用模糊控制和固定配时方案控制交叉口信号灯，计算车辆通过路口的平均延误，并比较了两种配时方案的控制性能。仿真研究表明，模糊控制方案显著地降低了车辆通过交叉口的平均延误，提高了道路的利用率。 关键词: 智能交通;交通信号控制;视频图像检测;模糊控制 目 录 引 言 1 目 录 2 第一章 绪 论 3 1.1课题研究的背景和意义 3 1.2交通信号控制技术的发展和现状 5 1.3交通信号控制存在的问题及解决办法 7 1.4主要研究内容 7 第二章 国内外交通信息检测技术与信号灯控制技术概述 8 2.1交通信息检测技术介绍 8 2.1.1基于地面感应线圈的车辆检测系统 8 2.1.2基于超声波的检测系统 9 2.1.3红外检测系统 10 2.1.4声学检测 10 2.1.5磁力计检测 11 2.1.6激光雷达检测方法 11 2.1.7基于视频图像的检测方法 11 2.1.7.1视频监控系统概述 11 2.1.7.2交通视频监控系统基本原理 12 2.2交通信号机控制模型概述 13 2.2.1几种典型的城市交通控制系统 13 2.2.2城市交通控制系统的基本类型 15 第三章 模糊控制理论基础 17 3.1模糊控制起源和发展 17 3.2模糊控制器组成 18 3.3模糊控制优点 20 3.4模糊控制应用于交通信号控制的优点 20 第四章 车辆排队长度视频检测 21 4.1基本思想 21 4.2背景更新与差分 21 4.3边缘检测sobel算子 23 4.4图像二值化 24 4.5算法流程及实现 25 第五章 交通信号控制模型实现 30 5.1基本思想 30 5.2输入和输出变量模糊化 32 第六章 总结与展望 38 6.1设计总结 38 6.2研究展望 38 参考文献 38 第一章 绪 论 1.1课题研究的背景和意义 在这个科学技术和世界经济飞速发展的时代，交通系统的空前发达是必然的，也是经济持续稳定发展的基础。交通运输在经济和社会发展中起着举足轻重的作用。进入80年代以来，随着交通需求急剧增长，交通运输所带来的交通拥堵、交通事故等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。针对日益严俊的交通形势、有限的资源财力和环境保护压力，需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其它方法来满足日益增长的交通需求。智能交通系统(ITS)正是解决这一矛盾的途径之一【1,2,3,4】。ITS将先进的电子技术、信息技术(IT)、人工智能(AI)、地理信息(GIS)、计算机技术、通信、传感器技术和系统工程技术集成运用于地面运输的实际需求，建立起全方位、实时、准确、高效的地面运输系统。ITS能够改善混乱的交通状况，减少拥堵，提高运输效率，并提高交通的安全性。智能交通系统主要包括以下种类【1,3】: 1)在信息网络基础上的，交通参与者与交通信息中心互动获取实时交通信息的交通信息服务系统。 2)用信息采集、处理和传输系统，对道路系统中的交通状况、事故、气象等进行实时监视从而进行控制的交通管理控制系统。 3)通过车载传感器、车载计算机等，检测与前车、周围车辆以及与道路设施的距离的车辆辅助安全驾驶系统。 4)自动导向，自动检测和回避障碍物的智能驾驶系统。还有:货运管理系统，电子收费系统，紧急救援系统等等。 智能交通系统在日本、美国和西欧发展得最快。自上世纪八十年代末以来，日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同面临的交通问题，竞相发展智能交通系统，投入了大量的资金和人力进行道路功能和车辆智能化的研究。在智能交通系统项目研发过程中，这些国家还成立了许多机构，以制订并实施开发计划。除了欧、美、日以外，新兴的工业国家和发展中国家也开始了智能交通系统的全面开发和研究。我国的一些城市如北京、上海、重庆、广州等地也开始开展了一些研究与应用示范项目【5,6】。 中国是当今世界