一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统及方法与流程

技术特征：
1.一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统，其特征在于：包括外设装置和通过无线信号与外设装置连接的移动接收端，所述外设装置设置于路口，包括图像采集器(1)，设置于路口红绿灯一侧，用以对路口车辆、车辆的车牌、行人的运动状态进行采集；数据分析装置(2)，设置于安装红绿灯的支撑柱(6)上，与所述图像采集器(1)之间电连接，用三帧差分法来分析路口车辆和行人的运行轨迹；无线传输装置(3)，同样设置在支撑柱(6)上，用以将所述数据分析装置(2)预测分析的车辆和行人的运动轨迹，以无线信号的形式传输到移动接收端；能源装置，设置于支撑柱(6)的上端，用以储存电源并向其余各个装置提供电源；移动接收端包括车载接收器和手机接收端，所述车载接收器包括显示器和声音播放模块，所述手机接收端具体为安装于手机内的app程序，用以根据不同的信号选择是否对驾驶员和/或行人提供报警信号。2.根据权利要求1所述的一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统，其特征在于：所述图像采集器(1)为高清摄像头，且具体为四个，分别安装于交叉路口的四个方向。3.根据权利要求1所述的一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统，其特征在于：所述能源装置包括安装于所述支撑柱(6)的顶端的太阳能板(4)、位于所述支撑柱(6)内腔的蓄电池(5)和用以稳定电流的控制器。4.根据权利要求1所述的一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统，其特征在于：所述车载接收器与车辆的车牌一一对应，以便于将报警信号发送到对应的车辆，所述显示器具体为可移动式液晶显示屏，所述声音播放模块具体为可移动式喇叭。5.根据权利要求1所述的一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统，其特征在于：所述图像采集器(1)、数据分析装置(2)、无线传输装置(3)与所述能源装置之间电性连接，所述数据分析装置(2)和所述无线传输装置(3)之间电性连接。6.一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、通过图像采集器(1)，采集路口车辆的运动状态、车牌信息及行人的运动状态，并将采集到的信息以电信号的方式传输到数据分析装置(2)；步骤二、数据分析装置(2)将接收到的信号，通过三帧差分法来对车辆及行人进行轨迹分析，预测车辆和行人的运动轨迹是否有碰撞的风险；步骤三、将数据分析装置(2)的分析结果，通过无线传输装置(3)分别传输到车辆上的车载接收器和行人的手机接收端，若有碰撞风险，则控制对应车辆的车载接收器和行人的手机接收端发出报警信号，提醒驾驶员及行人注意，若没有碰撞风险，则不发出报警信号。7.根据权利要求6所述的一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警方法，其特征在于：步骤二中所述三帧差分法的具体算法步骤如下：(1)摄像机摄取连续三帧相邻的图像为i
k
‑1，i
k
，i
k 1
，随后进行灰度化处理；(2)对相邻两帧图像进行差分计算，计算公式如下：d1(x，y)＝i
k
‑
i
k
‑1；d2(x，y)＝i
k 1
‑
i
k
；
(3)根据设定好的阈值对差分图像进行二值化处理，计算公式如下：其中，k＝1，2，t
h
为设定的阈值，d
k
(x，y)为二值化处理结果；(4)与运算提取二值化图像交集，计算公式如下；(4)与运算提取二值化图像交集，计算公式如下；为与运算；(5)根据摄像机成像图可知：摄像机高度h；图像坐标中心对应的世界坐标点与摄像头在y轴上的距离o3n；镜头中心点的图像坐标为o1；测量像素点的图像坐标d1，d2；实际像素的长度xpix；实际像素的宽度ypix；差分计算后，二值化图像d1(x，y)对应的位置为p1；差分计算后，二值化图像d2(x，y)对应的位置为p2；摄像头焦距为f；待求：实地距离为d
′1d
′2，算法步骤如下：1)求o3d
′1；；
③
β＝α
‑
γ；2)求o3d
′2；
①
β＝α
‑
γ；
③
θ＝β
‑
δ；2)求d
′1d
′2；(6)根据采集到的图像可知时间间隔为t1，t2，然后根据实地距离d
′1d
′2计算瞬时速度
v1，v2，计算公式如下：，计算公式如下：(7)根据相邻瞬时速度计算瞬时加速度，计算公式如下：当有了物体的瞬时速度、加速度，即可预测运动物体短时间内运动轨迹，若某一运动物体的运动预测轨迹，与所驾车辆的轨迹在同一时间发生交汇，则认为存在碰撞风险，触发车载装置中的声音报警器响司机报警。

技术总结
本发明公开了一种基于三帧差分法的道路交叉口路况预警系统及方法，包括外设装置和移动接收端，外设装置设置于路口，包括图像采集器，设置于路口红绿灯一侧，用以对路口车辆、车辆的车牌、行人的运动状态进行采集；数据分析装置，设于安装红绿灯的支撑柱上，以分析路口车辆和行人的运行轨迹；无线传输装置，设置在支撑柱上，以将数据分析装置分析的结果，以无线信号的形式传输到移动接收端；能源装置，设置于支撑柱的上端，以储存电源并向其余各个装置提供电源；移动接收端包括车载接收器和手机接收端，以根据不同的信号选择是否对驾驶员和/或行人提供报警信号。本发明节能环保，且报警的精确率高，针对性强，可以有效的减少事故的发生。的发生。的发生。


技术研发人员：王兴举 张雪芳 刘博航 王晓雪 庞新乐 李博 胡宇范 赵艳峰 康学建
受保护的技术使用者：石家庄铁道大学
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021/11/28