一種道路交通信號燈故障檢測方法與流程

本發明涉及智能交通控制，具體一種道路交通信號燈故障檢測方法。

背景技術：

1、道路交通信號燈是城市交通管理的重要組成部分，具有指揮車輛、行人通過路口的交通流，保證交通有序暢通，減少擁堵，提高通行效率，降低交通事故發生的概率等作用。交通信號燈的故障，會引起導致交通信號失效，增加交通事故的風險。現有技術中，很多交通信號燈控制系統中會設置故障監測機制，如公開號為cn108320533a的專利，其公開了一種交通信號燈控制方法和系統，其設置檢測模塊，用于檢測燈頭2041上的多組led燈的電流、電壓值，并將檢測值返回給主控器205，控制設備根據狀態信息，判斷該目標信號燈的故障狀態。但是，在實際應用中發現，這種基于信號燈的參數自檢故障的方式，無法獲取全部的障礙類型，比如有些信號燈是燈體硬件顯示出了問題，導致實際顯示的顏色出錯，但可以正常接受信號和反饋信號。而這種故障是無法通過電流、電壓值體現出來的。所以，現有技術中的信號燈故障監測，還需要信號燈自檢以及人工報修兩種方式并行，這就導致有些類型的故障無法及時被發現。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中信號燈自檢的方式無法及時發現所有類型的信號燈故障的問題，本發明提供一種道路交通信號燈故障檢測方法，其可以實時監測信號燈狀態，確保及時發現各種類型的信號燈故障。

2、本發明的技術方案是這樣的：一種道路交通信號燈故障檢測方法，其特征在于，其包括以下步驟：

3、s1：為待監測信號燈組設置監控設備，實時抓拍待監測信號燈組的視頻圖像，記作：監測用圖像；

4、s2：構建信號燈故障檢測模型；

5、s3：使用所述監測用圖像，基于訓練好的信號燈故障檢測模型，執行預設的故障監測，并將故障實時上報給交管平臺；故障監測內容具體包括：

6、a1：檢測視頻圖像中是否存在信號燈；

7、如果視頻圖像中未檢測到信號燈，或者檢測到的信號燈不完整，則判斷故障為：信號燈被遮擋，結束本次檢測；

8、否則信號燈拍攝無遮擋，執行步驟a2；

9、a2：根據信號燈安裝方式確定紅、黃、綠各顏色相應的燈組位置，判斷各燈組顏色是否在限定范圍內，如果超出限定顏色范圍，則判斷故障為：信號燈顏色異常，結束本次檢測；

10、否則判斷信號燈顏色正常，執行步驟a3；

11、a3：讀取連續的所述監測用圖像，記作：連續時序視頻圖像；

12、確認預設的每個信號燈的點亮狀態或者點滅狀態最長延續時間，記作：狀態保持時間；

13、基于所述連續時序視頻圖像，確認是否存在任意一個燈組狀態超出了所述狀態保持時間；

14、如果存在，則判斷故障為：信號燈變化不正常，結束本次檢測；

15、否則，判斷信號燈組變化正常，執行步驟a4；

16、a4：讀取待監測信號燈組的顏色變化時序數據，記作：對比時序數據；

17、基于所述連續時序視頻圖像，判斷信號燈燈組的燈色變化時序與所述對比時序數據是否一致；

18、如果不一致，則判斷故障為：信號燈相位異常，結束本次檢測；

19、否則，信號燈相位無異常，執行步驟a5；

20、a5：連接信號燈控制系統，讀取燈組狀態數據，記作：對比燈組狀態；

21、基于所述連續時序視頻圖像，判斷所述連續時序視頻圖像中檢出的燈組狀態與所述對比燈組狀態是否一致；

22、如果不一致則判斷故障為：信號燈相位異常，結束本次檢測；

23、否則，信號燈相位正常，執行步驟a6；

24、a6:拍攝路面標線的圖像，并識別路面標線的指示方向；

25、基于所述監測用圖像判斷當前信號燈燈組是否與路面標線指示方向指示一致；

26、如果指示方向不一致或相同方向的燈組狀態不一致，則判斷故障為：信號燈狀態異常，結束本次檢測；

27、否則，判斷信號燈狀態正常，結束本次檢測。

28、其進一步特征在于：

29、所述待監測信號燈組包括：圓盤燈和箭頭燈；

30、步驟a1中，所述待監測信號燈組是圓盤燈時，完整度的判斷方法，具體包括以下步驟：

31、b1:將檢出的信號燈燈組區域進行灰度化，根據顏色差進行自適應二值化找出信號燈發光區域；

32、b2：取出信號燈組內的任意一個信號燈，記作：待確認信號燈；

33、對二值化后的所述待確認信號燈的信號燈發光區域找出最小外接圓；

34、b3：將最小外接圓與二值化信號燈發光區域取像素交集；

35、將所述像素交集與預設的遮擋閾值進行比較，如果像素交集大于所述遮擋閾值，則認為信號燈發光區域完整；

36、否則信號燈發光區域不完整；

37、b4：重復步驟b2~b3，直至一個燈組內三個信號燈發光區域的完整度都確認完畢，結束判斷；

38、步驟a1中，所述待監測信號燈組是箭頭燈時，完整度的判斷方法，具體包括以下步驟：

39、c1：將檢出的信號燈燈組區域進行灰度化，根據顏色差進行自適應二值化找出信號燈發光區域；

40、c2：取出信號燈組內的任意一個信號燈，記作：待確認信號燈；

41、c3：將待確認信號燈的發光區域與設置的標準箭頭燈進行形狀匹配；

42、如果匹配差異度小于0.01，則認為信號燈發光區域完整；

43、否則信號燈發光區域不完整；

44、c4：重復步驟c2~c3，直至一個燈組內三個信號燈發光區域的完整度都確認完畢，結束判斷；

45、步驟a2中，所述待監測信號燈組組顏色是否在限定范圍的判斷方法，包括以下步驟：

46、d1：將檢出的信號燈燈組區域進行灰度化；

47、d2：取出信號燈組內的任意一個信號燈，記作：待確認信號燈；

48、d3：根據顏色差進行自適應二值化找出待確認信號燈的發光區域，計算區域內rgb平均值，記作：待確認rgb值；

49、d4：根據燈組整體的安裝方式確定待確認信號燈的發光區域燈組顏色，記作：顏色限定范圍；

50、信號燈安裝方式包括橫向安裝和豎向安裝；

51、當安裝方式為橫向安裝時，從左到右燈組顏色依次為紅、黃、綠；

52、當安裝方式為豎向安裝時，從上到下燈組顏色依次為紅、黃、綠；

53、d5：比較所述待確認rgb值和所述顏色限定范圍；

54、如果所述待確認rgb值在所述顏色限定范圍內容，則判定待確認信號燈的顏色屬于限定范圍；

55、否則，判定超出設置顏色值范圍，待確認信號燈的顏色失真；

56、步驟a4中，具體包括以下操作步驟：

57、e1:?基于所述連續時序視頻圖像，將檢出的信號燈燈組區域進行灰度化，根據顏色差進行自適應二值化找出信號燈發光區域；

58、e2：逐一取出信號燈組內的每一個信號燈，記作：待確認信號燈；

59、e3：根據燈組整體的安裝方式確定待確認信號燈的發光區域燈組顏色，將燈組內將信號燈燈組狀態按紅黃藍狀態依次記入數組：[red,yellow,blue]，點亮狀態標記為1；點滅狀態標記為0；

60、e4：基于所述連續時序視頻圖像獲取待監測信號燈組對應的信號燈變化完整周期；

61、e5：根據燈組的安裝方式，讀取待監測信號燈組的顏色變化時序數據，記作：對比時序數據；

62、e6：比較待監測信號燈組的信號燈變化完整周期中的顏色時序和所述對比時序數據是否一致；

63、如果不一致，則判斷故障為：信號燈相位異常，結束本次檢測；

64、否則，信號燈相位無異常；

65、步驟a5中，具體包括以下操作步驟：

66、f1:?連接信號燈控制系統，讀取燈組狀態數據，記作：所述對比燈組狀態；

67、所述對比燈組狀態包括：每種顏色信號燈的點亮時間；

68、f2:?基于所述連續時序視頻圖像，將檢出的信號燈燈組區域進行灰度化，根據顏色差進行自適應二值化找出信號燈發光區域；

69、f3：基于所述連續時序視頻圖像獲取待監測信號燈組對應的信號燈變化完整周期中每個顏色的燈的點亮時間，記作：實際點亮時間；

70、f4:基于顏色，將每種顏色信號燈的對比燈組狀態中的點亮時間與所述實際點亮時間進行對比；

71、如果都完全一致，在判定信號燈狀相位無異常，執行步驟a6；

72、否則，判定故障為：信號燈相位異常，執行錯誤對策；

73、所述錯誤對策為下面對策中的任意一種：

74、對策1：通知信號燈控制系統相位異常，由信號燈控制系統重新向待監測信號燈組下發相位配置；

75、對策2：基于所述待監測信號燈組的實際狀態，通知信號燈控制系統修改系統中的狀態設置；

76、步驟a6中，具體包括以下操作步驟；

77、g1：檢測道路車道導向標線，確定當前車道行進方向；

78、找到當前車道行駛方向對應的信號燈組，記作：當前車道燈組；

79、g2：找到與當前車道行進方向相同的車道，記作：同向車道；

80、找到同向車道對應的信號燈組，記作：同向燈組；

81、g3：采集相同起止時間內的所述當前車道燈組和所述同向燈組的視頻圖像，分別記作：當前車道監測圖像和同向對比監測圖像；

82、g4：比較所述當前車道監測圖像和所述同向對比監測圖中的燈組變化是否一致；

83、如果不一致，則判斷故障為：信號燈狀態異常；

84、否則，判斷信號燈狀態正常。

85、本技術提供的一種道路交通信號燈故障檢測方法，基于監控設備抓拍待監測信號燈的視頻圖像，基于圖像識別技術對信號燈的狀態實施監控，通過信號燈故障檢測模型，實時地檢測信號燈遮擋、信號燈顏色異常、信號燈不亮、信號燈常亮、信號燈相位異常、信號燈指示與路面標線不一致等故障，與現有的信號燈故障自檢方式相比，可以基于信號燈使用者的角度及時地發現引起信號燈失效的各種類型的信號燈故障，有效地降低了因為信號燈故障導致交通事故的風險的概率。