Image Processing Based Algorithm for Traffic Lights Control System

For the crossroad with very different amounts of traffic flow in four different directions, we proposed an image processing based algorithm for traffic lights control system. The system dynamically adjusts the time of the traffic lights in four directions to reduce the waiting time. Four cameras equipped above the road in four directions are used to obtain input images. The backgrounds and the moving objects are also obtained and extracted. In the proposed system, two control modes are introduced: moving object mode and vehicle mode. In the moving object mode, a judging zone determined on the road in each direction, and the number of moving objects in the zone is computed. In the vehicle mode, two judging lines are set on the road in each direction. If a moving object passed the upper judging line and its width is longer than threshold, it is considered as a vehicle. The lower judging line is used to compute the number of vehicles. To control the traffic lights, we set the time of the traffic lights in four directions. According to the number of moving objects/vehicles, the time of corresponding traffic lights are adjusted. The experimental results show that the proposed system reduces the waiting time effectively.為因應車流量較少或者兩路口間車流量差距大的十字路口，本論文提出基於影像處理演算法之紅綠燈號誌控制系統，本系統根據十字路口各方向的車流量，動態調整四個方向的紅綠燈的持續時間，減少各方向車輛的等待時間，以改善行車路況。 本研究利用架設在十字路口上方的四台攝影機獲得輸入影像再擷取出背景資訊與動態物件。將紅綠燈控制分為兩種狀態：物件控制與車輛控制。在物件控制的狀況下，輸入影像的路面會劃分出一個判斷區域，並計算區域中的動態物件數量；另一種物件控制的狀況下，在路面設定兩條判斷線，根據經過上判斷線的動態物件寬度判斷其是否為車輛，再利用下判斷線計算車輛的數目。在紅綠燈控制部分，本論文先根據交通規則預先設定各方向的紅綠燈變換時間，再根據四個方向的動態物件數或車輛數，比較各方向的來車情況，動態調整紅綠燈的變換時間。 經過實驗結果，本論文的方法可以有效減少各方向車輛的等待時間，提升車流的順暢度。目錄 i 圖目錄 iii 表目錄 v 第一章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 論文組織 2 第二章 文獻探討 3 2.1 號誌控制 3 2.2 偵測器 3 第三章 研究方法 6 3.1 系統架構 6 3.2 物件偵測 7 3.3 物件判斷 8 3.3.1 判斷區域範圍設定 8 3.3.2 物件計算 8 3.4 車輛判斷 11 3.4.1 判斷線決定 11 3.4.2 車輛寬度判斷 12 3.4.3 車輛長度判斷 14 3.4.4 計算車輛 16 3.5 設定紅綠燈週期情境 17 3.6 設定情境修正紅綠燈時間 19 3.6.1 情境判斷第一個階段 21 3.6.2 情境判斷第二個階段 23 第四章 實驗結果與討論 26 4.1 判斷區域內物件判斷之實驗結果 26 4.2 判斷線區間內車輛判斷之實驗結果 32 4.3 設定原始紅綠燈週期情境之實驗結果 38 4.4 設定情境修正紅綠燈時間 40 4.4.1 判斷區域內物件判斷修正紅綠燈時間 40 4.4.2 判斷線判斷車輛修正紅綠燈時間 45 第五章 結論與未來工作 50 參考文獻 5