基于机器视觉的智能交通灯控制系统的研究

摘要

随着社会经济的高速发展，城市交通拥堵问题越来越引起人们的关注。目前大部分城市路口交通信号灯的控制，是交通部门通过对车流量的调查，统计汽车流量，确定红绿灯的变化时间。由于汽车流量的变化是随机的，固定红绿灯的变化时间是不合理的，因此，经常会发生绿灯方向没有什么车辆通过，而红灯方向汽车却排着长队等候通过的现象，造成交通堵塞。
　　 本文设计了基于机器视觉的智能交通灯控制系统，该系统是由摄像机、视频采集模块、DSP控制处理模块、信号灯驱动模块、电源模块、时钟和复位模块以及信号灯组等组成。系统利用摄像机实时拍摄路口车辆视频图像，通过视频采集模块将获得的数字视频信号送入到DSP控制处理模块，经视频图像处理后计算出汽车流量，根据车流量采用智能控制算法对交通灯进行控制；提出了智能交通灯控制策略，主要包括模糊化算法、模糊控制规则和解模糊算法；采用DSP技术设计了系统硬件，并编写了相应的软件，实现了根据路口车流量实时智能控制交通信号灯的功能。
　　 本系统能够根据路口车流量大小控制红绿灯的变化时间，可以提高路口的通行能力，避免路口交通拥堵，节省大量的等待时间和能源消耗，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 引言

1.1 交通灯控制的国内外研究现状

1.2 本文研究目的和意义

1.3 本文研究的主要内容

第二章 基于机器视觉的智能交通灯系统设计方案

第三章 智能交通灯控制策略

3.1 模糊控制

3.1.1 模糊控制原理

3.1.2 模糊控制优点

3.2 智能交通灯模糊控制策略

3.2.1 模糊控制输入输出量的确定及模糊化

3.2.2 模糊控制系统的模糊控制规则

3.2.3 模糊推理

3.3 解模糊化算法

3.4 仿真研究

第四章 系统硬件设计

4.1 摄像头的特性和安装

4.1.1 所选摄像头的特性

4.1.2 摄像头的安装

4.2 视频采集模块设计

4.2.1 TVP5150解码芯片

4.2.2 TVP5150与DM6437连接设计

4.3 DSP控制处理模块设计

4.3.1 TMS320DM6437介绍

4.3.2 视频处理前端(VPFE)

4.3.3 DDR2存储器电路设计

4.3.4 EMIF接口电路设计

4.3.5 以太网接口电路设计

4.3.6 I2C总线设计

4.3.7 JTAG仿真接口电路设计

4.4 信号灯驱动模块设计

4.5 电源模块设计

4.6 时钟和复位模块设计

第五章 系统软件设计

5.1 软件总体设计方案

5.2 视频采集模块的软件设计

5.2.1 视频采集模块程序框图

5.2.2 芯片TVP5150的配置

5.3 DSP控制处理模块软件设计

5.3.1 CCS开发环境与DSP/BIOS操作系统

5.3.2 模块主要寄存器配置

5.3.3 CACHE大小配置及存储器映射

5.3.4 EMIF接口初始化设计

5.3.5 I2C通信协议

5.3.6 DSP代码优化原则

5.4 交通灯智能控制软件设计

第六章 实验与调试

6.1 系统硬件调试

6.1.1 电源、时钟和复位模块的调试

6.1.2 DSP控制处理模块的调试

6.1.3 信号灯驱动模块的调试

6.2 系统软件调试

6.3 实验结果及分析

第七章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢