智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

智能交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在linux操作系統(tǒng)中，使用v4l對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)道路圖像進(jìn)行采集，然后采用背景差分法對(duì)圖像中的車(chē)輛目標(biāo)進(jìn)行提取，依據(jù)目標(biāo)的面積估算出車(chē)的數(shù)量，根據(jù)車(chē)輛的數(shù)量設(shè)定信號(hào)燈交替工作的時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的智能控制。本系統(tǒng)體現(xiàn)了現(xiàn)代城市交通管理的數(shù)字化、智能化以及信息化，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、實(shí)時(shí)性好、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。標(biāo)簽：智能交通圖像采集背景差分隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛的不斷增加，許多大城市出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況。因此，緩解主干道與匝道、城區(qū)同周邊地區(qū)的交通擁堵?tīng)顩r，越來(lái)越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門(mén)亟待解決的主要問(wèn)題。智能交通燈控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和在緊急情況下能夠手動(dòng)切換信號(hào)燈讓特殊車(chē)輛優(yōu)先通行?？刂葡到y(tǒng)還可以通過(guò)適配器與導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)將道路信息傳送給駕駛員使其及時(shí)選擇通暢路徑。一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)本智能交通控制系統(tǒng)采用基于圖像處理的linux智能交通控制系統(tǒng)，通過(guò)arm9開(kāi)發(fā)板采集圖像，然后采用背景減法，邊緣檢測(cè)方法對(duì)圖像進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛數(shù)量的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果返回到系統(tǒng)中，從而控制交通信號(hào)燈的各種狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)交通路口的智能控制，并將交通崗的車(chē)輛信息傳送給車(chē)主，規(guī)勸車(chē)主及時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行路徑規(guī)劃指導(dǎo)，使其避免添堵，疏導(dǎo)交通。本系統(tǒng)采用的平臺(tái)為up-techs2410/p270dvp，采用的系統(tǒng)為linux2.6.24，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。圖1.系統(tǒng)總體框圖二、 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的算法流程圖如圖2所示。圖2.系統(tǒng)流程圖1.v4l圖像采集v4l是Linux系統(tǒng)下進(jìn)行視頻音頻等應(yīng)用開(kāi)發(fā)的應(yīng)用編程接口，同時(shí)也提供了無(wú)線電通信和文字電視廣播解碼等的數(shù)據(jù)接口，結(jié)合視頻采集設(shè)備和相應(yīng)的去的驅(qū)動(dòng)程序，可以實(shí)現(xiàn)影音圖像采集，AM/FM廣播等功能，在遠(yuǎn)程會(huì)議，可視電話，視頻監(jiān)控中有著廣泛應(yīng)用，本文正是進(jìn)行圖像采集。使用usb接口連接攝像頭，使用linux2.6.24系統(tǒng)自帶的攝像頭驅(qū)動(dòng)程序，編寫(xiě)v4l圖像采集程序，將圖片轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像頭圖像的采集工作，將圖片采集到arm9開(kāi)發(fā)板內(nèi)，方便后面對(duì)圖像進(jìn)行處理。2.圖像處理通過(guò)攝像頭，將沒(méi)有車(chē)通過(guò)時(shí)的一張背景截取下來(lái)進(jìn)行保存，以作為以后背景圖片使用，接下來(lái)再根據(jù)交通崗的紅綠燈進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)紅燈時(shí)，截取當(dāng)時(shí)的路況圖像，傳到開(kāi)發(fā)板內(nèi)。先進(jìn)行的是背影差分法，背景差分法又稱(chēng)背景減法，背景差分法的原理是將當(dāng)前幀與背景圖像進(jìn)行差分來(lái)得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域。對(duì)于得到的圖像，使用RGB24格式，可保存為bitmap文件，本系統(tǒng)使用bitmap圖像格式，讀取得到的背景圖像，然后對(duì)采集到的圖像的沒(méi)個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行逐差操作，從而得到兩個(gè)圖形的差值。voidsub（unsignedchar*bg，unsignedchar*fg，unsignedchar*dst）{inti；intsize=IMAGEWIDTH*IMAGEHEIGHT*3；for（i=0；i<size；++i）{*（dst+i）=（short）（*（fg+i））-*（bg+i）<0？*（bg+i）-*（fg+i）:*（fg+i）-*（bg+i）；}}然后進(jìn)行的是灰度處理，灰度處理，要將一個(gè)圖片灰度處理，必須取出圖片中每一個(gè)像素的灰度值，再將此點(diǎn)的顏色的紅、綠、藍(lán)成分都設(shè)置為灰度值。代碼如下：voidgray2bin（unsignedchar*tar，floatalpha）{shortthresh；intsize=IMAGEWIDTH*IMAGEHEIGHT*3；inti；if(!alpha)alpha=0.095；thresh=alpha*255；for(i=0；i<size； ++i){if(*(tar+i)<thresh){(tar+i)=0；}else{(tar+i)=255；}}}對(duì)得到的灰度圖像進(jìn)行二值化處理，得到的為只有黑白兩種顏色的圖像。代碼如下：voidsub2gray(unsignedchar*tar){inti，size=IMAGEWIDTH*IMAGEHEIGHT*3；shortdgray；for(i=0；i<size；i+=3){dgray=(*(tar+i)+*(tar+i+1)+*(tar+i+2))/3；(tar+i)=dgray；(tar+i+1)=dgray；*(tar+i+2)=dgray；}最后本系統(tǒng)采用在二值圖像中，獲得白色區(qū)域的總面積，根據(jù)提前采集圖像獲得的每輛車(chē)的平均像素點(diǎn)個(gè)數(shù)通過(guò)公式：車(chē)的數(shù)量=總像素點(diǎn)個(gè)數(shù)/一輛車(chē)的平均像素點(diǎn)個(gè)數(shù)。然后設(shè)置LED時(shí)間，得到的車(chē)流量信息，得到車(chē)輛全部通過(guò)時(shí)所需要的時(shí)間，從而控制紅綠燈等待時(shí)間，系統(tǒng)圖像處理過(guò)程如圖3所示。a原始圖像b背景減法結(jié)果c灰度圖像d二值圖像圖3圖像處理過(guò)程三、結(jié)論傳統(tǒng)交通信號(hào)燈的切換時(shí)間是固定值，由于紅綠燈的切換時(shí)間設(shè)置不合理，導(dǎo)致車(chē)輛不能有效的疏導(dǎo)，因此本文以每一個(gè)方向車(chē)道上的車(chē)輛數(shù)量作為依據(jù)，來(lái)設(shè)置紅綠燈交替的時(shí)間長(zhǎng)短，從而實(shí)現(xiàn)智能、合理設(shè)定交通信號(hào)燈，提高交通管理效率。參考文獻(xiàn)[1]楊水清.《精通ARM嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)》，北京：電子工業(yè)出版社，2012⑵童永清.《LinuxC編程實(shí)戰(zhàn)》，北京：人民郵電出版社，2008王剛、楊巨峰.《C++？Primer，5th？Edition》