1.基于云计算的实时监控系统,其特征在于:该系统包括监控数据采集模块、交通流向图构建模块、冲突系数调整信号模块、智能通行决策模块:所述监控数据采集模块,用于通过摄像设备实时采集禁行方向和通行方向的实时道路视频上传至云平台,提取云平台的道路历史数据和交通信号规则;
所述交通流向图构建模块,用于基于所述实时道路视频将路中行人和车辆进行三维拉框,根据车道标识对行人和车辆预测目标方向,构建动态交通流向图;
所述冲突系数调整信号模块,用于基于所述动态交通流向图,计算直行灯和转向灯冲突系数,分析道路通行能力,调整交通信号策略;
所述智能通行决策模块,用于基于道路交通特征按照时间序列划分时间段,根据不同时间段的交通路况制定智能通行决策规则,在智能通行决策规则的执行过程中,根据实时的监控结果自动调整信号配时方案;
所述实时监控系统的运行方法,包括以下步骤:
步骤S1:通过摄像设备实时采集禁行方向和通行方向的实时道路视频上传至云平台,提取云平台的道路历史数据和交通信号规则;
步骤S2:基于所述实时道路视频将路中行人和车辆进行三维拉框,根据车道标识对行人和车辆预测目标方向,构建动态交通流向图;
步骤S3:基于所述动态交通流向图,计算直行灯和转向灯冲突系数,分析道路通行能力,调整交通信号策略;
步骤S4:基于所述道路交通特征按照时间序列划分时间段,根据不同时间段的交通路况制定智能通行决策规则;
步骤S5:在智能通行决策规则的执行过程中,根据实时的监控结果自动调整信号配时方案;
所述步骤 S3 进一步包括以下步骤:
步骤S31:基于所述动态交通流向图中交通信号左转灯和交通信号直行灯为 1 时,分别标记与目标方向对应的交通信号灯对应的机动车道三维框数量为绿色和非机动车道三维框数量为黄色,对当前道路中各个方向的交通信号灯进行同样方式标注;
步骤S32:基于所述交通信号规则进行判断,判断原本交通信号规则是否允许直行和转向车辆同时通行,当判断为否时跳到步骤S4,当判断为是时则根据所述动态交通流向图中对所述交通信号左转灯和所述交通信号直行灯的数量标记,计算所述直行灯和转向灯冲突系数,所述直行灯和转向灯冲突系数的计算公式为:式中,表示所述直行灯和转向灯冲突系数,和分别表示机动车道和非机动车道的冲突权重,表示机动车左转数量,表示非机动车灵活性因子,表示非机动车左转预测数量,表示机动车直行数量,表示行人和非机动车直行预测数量;
步骤S33:基于所述直行灯和所述转向灯冲突系数设置阈值,当所述直行灯和所述转向灯冲突系数大于阈值时,禁止直行和转向车辆同时通行,当所述直行灯和所述转向灯冲突系数小于阈值时,允许直行和转向车辆同时通行,根据日历标记的不同颜色记录调整时间段。
2.根据权利要求 1 所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述交通流向图构建模块包括三维拉框标注模块、目标方向预测模块、交通流向图生成模块:所述三维拉框标注模块,用于基于道路布局识别出车道线,根据所述车道线对道路进行横向划分,对所述实时道路视频中的行人和车辆进行定位,并通过三维拉框的形式将行人和车辆进行标注,对非机动车道的非机动车辆以及行人进行三维拉框;
所述目标方向预测模块,用于机动车道根据每个车道的车道标识和车辆位置标注机动车三维框的目标方向,其中在等待红绿灯的机动车的目标方向只判断为左转方向和直行方向,标注目标方向为绿色,有所述机动车三维框的车道设置为 1,没有所述机动车三维框的车道设置为0,当车辆跨越两个车道时,通过分析所述机动车三维框占据位置大的车道为该车辆的目标车道,对每个车道待行驶车辆进行统计所述左转方向的车辆数和所述直行方向的车辆数,根据车辆偏转方向和交通信号灯状态进行预测非机动车辆和行人的目标方向,设置阈值判断当前预测准确率大于所设阈值时,标注目标方向为绿色,当预测准确率小于阈值时,标注目标方向为黄色,统计所述左转方向的车辆和所述直行方向非机动车和行人分别的数量,根据所述道路历史数据分析所述左转方向和所述直行方向的概率,对所述标注目标方向为黄色的非机动车和行人进行预估所述左转方向和所述直行方向数量;
所述交通流向图生成模块,用于基于所述左转方向的三维框数量不为 0时对应该车道的交通信号左转灯标为 1,所述左转方向的三维框数量为0 时对应该车道的交通信号左转灯标为 0,所述直行方向的三维框数量不为 0 时对应该车道的交通信号直行灯标为 1,所述直行方向的三维框数量为 0 时对应该车道的交通信号直行灯标为0,构建当前道路的所述动态交通流向图。
3.根据权利要求 2 所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述冲突系数调整信号模块包括交通信号灯标记模块、冲突系数计算模块、交通信号调整模块:所述交通信号灯标记模块,用于基于所述动态交通流向图中所述交通信号左转灯和所述交通信号直行灯为 1 时,分别标记与目标方向对应的交通信号灯对应的机动车道三维框数量为绿色和非机动车道三维框数量为黄色;
所述冲突系数计算模块,用于基于所述交通信号规则进行判断,判断原本交通信号规则是否允许直行和转向车辆同时通行,当判断为否时跳到步骤S4,当判断为是时则根据所述动态交通流向图中对所述交通信号左转灯和所述交通信号直行灯的数量标记,计算所述直行灯和转向灯冲突系数;
所述交通信号调整模块,用于基于所述直行灯和所述转向灯冲突系数设置阈值,当所述直行灯和所述转向灯冲突系数大于阈值时,禁止直行和转向车辆同时通行,当所述直行灯和所述转向灯冲突系数小于阈值时,允许直行和转向车辆同时通行,根据日历标记的不同颜色记录调整时间段。
4.根据权利要求 3 所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述智能通行决策模块包括信号配时调整模块、交通流量预测模块、信号灯匹配调整模块:所述信号配时调整模块,用于基于所述交通信号左转灯和所述交通信号直行灯标记以及对应的三维框数量,计算当前禁行方向和通行方向的三维框数量之间比例,当比例大于阈值时,增加所述禁行方向绿灯配时,当比例小于阈值大于阈值的百分之二十时,按照原有红绿灯配时,当比例小于阈值的百分之二十时,增加所述通行方向的绿灯配时,并根据日历标记的不同颜色记录调整时间段;
所述交通流量预测模块,用于基于历史道路视频和记录的调整时间段,提取时间段的节点以及关键特征,预测未来各个时间段的交通流量,以及提供相应的红绿灯配时时间,制定智能通行决策规则;
所述信号灯匹配调整模块,用于基于所述动态交通流向图识别信号灯的标记,当通行方向的信号灯标记为0 时,结束当前通行方向的绿灯,跳转为原有的交通信号规则的跳转顺序的下一个标记为 1 的信号灯,当路口所有方向的信号灯都标记为0 时,按照原有的交通信号灯执行。
5.根据权利要求 1 所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述步骤S1进一步包括以下步骤:
步骤S11:在本地边缘计算节点对实时道路视频进行初步预处理后,上传至云平台,提取所述实时道路视频中道路布局;
步骤S12:预设数据存储周期,根据需求设置合理的所述实时道路视频保留时间,按照时间顺序对所述实时道路视频进行存储,并为每条视频数据添加时间戳和地点信息;
步骤S13:根据日历表中的休息日、节假日,对所述实时道路视频进行标注,其中,工作日标记为绿色、普通休息日标记为黄色、节假日标记为红色,定期对云平台存储进行审查,执行周期性的数据删除策略。
6.根据权利要求5所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述步骤 S2 进一步包括以下步骤:
步骤S21:基于所述道路布局识别出车道线,根据所述车道线对道路进行横向划分,对所述实时道路视频中的行人和车辆进行定位,并通过三维拉框的形式将行人和车辆进行标注,机动车道根据每个车道的车道标识和车辆位置标注机动车三维框的目标方向,其中在等待红绿灯的机动车的目标方向只判断为左转方向和直行方向,标注目标方向为绿色,有所述机动车三维框的车道设置为 1,没有所述机动车三维框的车道设置为0,当车辆跨越两个车道时,通过分析所述机动车三维框占据位置大的车道为该车辆的目标车道,对每个车道待行驶车辆进行统计所述左转方向的车辆数和所述直行方向的车辆数;
步骤S22:对非机动车道的非机动车辆以及行人进行三维拉框,根据车辆偏转方向和交通信号灯状态进行预测非机动车辆和行人的目标方向,设置阈值判断当前预测准确率大于所设阈值时,标注目标方向为绿色,当预测准确率小于阈值时,标注目标方向为黄色,统计所述左转方向的车辆和所述直行方向非机动车和行人分别的数量,根据所述道路历史数据分析所述左转方向和所述直行方向的概率,对所述标注目标方向为黄色的非机动车和行人进行预估所述左转方向和所述直行方向数量;
步骤S23:基于所述左转方向的三维框数量不为 0 时对应该车道的交通信号左转灯标为 1,所述左转方向的三维框数量为0 时对应该车道的交通信号左转灯标为 0,所述直行方向的三维框数量不为 0 时对应该车道的交通信号直行灯标为 1,所述直行方向的三维框数量为 0 时对应该车道的交通信号直行灯标为0,构建当前道路的所述动态交通流向图。
7.根据权利要求 1 所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述步骤 S4 进一步包括以下步骤:
步骤S41:基于所述交通信号左转灯和所述交通信号直行灯标记以及对应的三维框数量,计算当前禁行方向和通行方向的三维框数量之间比例,当比例大于阈值时,增加所述禁行方向绿灯配时,当比例小于阈值大于阈值的百分之二十时,按照原有红绿灯配时,当比例小于阈值的百分之二十时,增加所述通行方向的绿灯配时,并根据日历标记的不同颜色记录调整时间段;
步骤S42:基于历史道路视频和记录的调整时间段,提取时间段的节点以及关键特征,预测未来各个时间段的交通流量,以及提供相应的红绿灯配时时间,制定智能通行决策规则。
8.根据权利要求 1 所述的基于云计算的实时监控系统,其特征在于:所述步骤 S5 进一步包括:基于所述动态交通流向图识别信号灯的标记,当通行方向的信号灯标记为0 时,结束当前通行方向的绿灯,跳转为原有的交通信号规则的跳转顺序的下一个标记为 1 的信号灯,当路口所有方向的信号灯都标记为0 时,按照原有的交通信号灯执行。