本發(fā)明屬于智能交通技術領域，具體來講是涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的智能交通指揮系統(tǒng)。

背景技術：

近幾年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路建設步伐不斷加快，全國機動車輛、駕駛員數(shù)量迅速增長，交通管理工作日益繁重，壓力與日俱增。為了提高公安交通管理工作的科學化、現(xiàn)代化水平，緩解警力不足，加強和保障道路交通的安全、有序和暢通，減少道路交通違法和事故的發(fā)生，全國各地建設和使用了大量的“電子警察”、“高清卡口”、“固定式測速”、“區(qū)間測速”、“便攜式測速”、“視頻監(jiān)控”、“預警系統(tǒng)”、“能見度天氣監(jiān)測系統(tǒng)”、“l(fā)ed信息發(fā)布系統(tǒng)”等交通監(jiān)控系統(tǒng)設備。盡管修建了大量的交通設施，增加了諸多前端監(jiān)控設備，但交通擁擠阻塞、交通安全狀況仍然十分嚴重。

國內(nèi)現(xiàn)有交通控制系統(tǒng)存在以下明顯缺陷：現(xiàn)有路口交通信號機普遍功能有限，其對燈色控制方式、感應控制、自我診斷及功能擴充上缺乏彈性應用。具備通訊功能，但多為低速串行通信接口，難以滿足系統(tǒng)的可靠性、實時性要求，致使在不同交通狀態(tài)時段及突發(fā)狀態(tài)之下所產(chǎn)生的不同交通需求經(jīng)常需要以人力輔助維持交通秩序；少數(shù)交通信號機提供了以太網(wǎng)接口，但或者是使用串口轉網(wǎng)絡的接口設備，或者使用的網(wǎng)絡芯片引腳多，控制復雜，價格昂貴?，F(xiàn)有信號控制機系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡拓撲結構普遍傳輸距離短，距離越長則數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力越差，且實現(xiàn)方式相當復雜，耗費巨大。現(xiàn)有的交通控制系統(tǒng)很少有利用先進智能算法對歷史車流和實時車流信息進行分析生成最優(yōu)方案，實現(xiàn)對城市交通流的智能控制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題是提供了一種基于對汽車流量進行周期性分析，然后自動生成最佳交通指示方案的智能交通指揮系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術方案為：一種基于大數(shù)據(jù)分析的智能交通指揮系統(tǒng)，主要包括：汽車流量獲取模塊、周期流量數(shù)據(jù)分析模塊、智能交通指揮模塊；所述的汽車流量獲取模塊是通過視頻監(jiān)控來獲取汽車流量，所述的視頻監(jiān)控主要包括：視頻拍攝單元、圖像信息獲取單元、汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、功能管理單元，所述的視頻拍攝單元是通過監(jiān)測設備對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)穿過的汽車進行視頻錄像，獲得視頻文件并將視頻文件轉換成相應的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)存儲；所述的圖像信息獲取單元是對所述的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進行處理，獲取拍攝中的汽車圖像信息；所述的汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元是根據(jù)功能管理單元的分類對汽車圖像信息進行量化數(shù)據(jù)統(tǒng)計；所述的功能管理單元是根據(jù)需求對汽車的流量數(shù)據(jù)進行分類設置和統(tǒng)計管理，所述的分類設置主要包括時間和流量方向，所述的時間范圍設置單位為年、月、日、時、分、秒，所述的流量方向按照不同的路口方向分布，所述的路口方向主要包括直行、左拐、右拐；所述的周期流量數(shù)據(jù)分析模塊包括周期設定單元、數(shù)據(jù)獲取單元、數(shù)據(jù)分析單元、分析結果驅動單元，所述的周期設定單元為按照時間單位來設置需要分析的周期時間段，所述的數(shù)據(jù)獲取單元從汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元中來獲取周期內(nèi)的汽車流量數(shù)據(jù)，所述的數(shù)據(jù)分析單元是分析每個流量方向的汽車流量數(shù)據(jù)，從而得出最佳的交通指揮數(shù)據(jù)，所述的分析結果驅動單元是根據(jù)交通指揮數(shù)據(jù)對智能交通指揮模塊進行驅動，達到最佳的交通指揮效果；所述的智能交通指揮模塊包括信號接收單元、交通指揮顯示單元、交通指揮設置單元，所述的信號接收單元用于接收從分析結果驅動單元傳遞過來的驅動信號，所述的交通指揮顯示單元主要包括交通指示燈和時間顯示燈，所述的交通指揮設置單元為根據(jù)分析結果自動設置并控制每個流量方向的交通指示燈搭配和時間顯示燈的時間。

進一步的，所述的圖像信息獲取單元主要是通過車牌信息來獲取不同的汽車數(shù)據(jù)，通過車牌定位和車牌字符識別對視頻圖像進行汽車數(shù)據(jù)獲取，所述的車牌定位無法定位具體位置時，則記錄為無車牌信息車輛；所述的車牌字符識別包括漢字識別、字母識別、數(shù)字識別，并根據(jù)車牌字符將車輛按照區(qū)域進行登記劃分，所述的區(qū)域以行政區(qū)域對應的車輛信息區(qū)分。

進一步的，所述的車牌字符識別是采用深層搜索法對圖像中文字進行獲取的，具體的實施方法為：在二值輪廓文字位圖中進行搜索，設背景為白色，前景為黑色，像素點（i，j）的值記為v（i，j），v（i，j）=1為白色，v（i，j）=o為黑色，像素單元u（i，j）的像素單元值記為v（u（i，j）），像素單元u（i，j）的四個像素點中有一個像素點的值為o，則稱該像素單元為有效像素單元；像素單元的四個像素點的值都為1，則稱該像素單元為無效像素單元，以s（i，j）所列順序，首先取u（i+2，j），把從u（i，j）到u（i+2*1，j）再到u（i+2*2，j）這樣搜索像素單元的順序稱為a方向；令a方向起始搜索像素單元為ua0（i，j）=u（i，j），則令a方向搜索的第一個像素單元為ua1（i，j），ua1（i，j）=u（i+2*1，j），第k個像素單元為uak（i，j），uak（i，j）=u（i+2*i，j），則a方向搜索的遞推公式可以表示為uak（i，j）=u（i+2*k，j）；其中k=1，2，3，?，然后取u（i+2，j+1），把從u（i，j）到u（i+2*1，j+1*1）再到u（i+2*2，j+1*2）這樣搜索像素單元的順序稱為b方向;則b方向搜索的遞推公式可表示為ubk（i，j）=u（i+2*k，j+1*k）,其中k=1，2，3，?，再取u（i+2，j+2）,從u（i，j）到u（i+2*1，j+2*1）再到u（i+2*2，j+2*2），這樣依次搜索像素單元的順序稱為c方向；遞推公式可以表示為uck（i，j）=u（i+2*k，j+2*k）,其中k=1，2，3，?，然后依次是d方向，e方向，直到取u（i+2，j-1），從u（i，j）到u（i+2*1，j-1*1）再到u（i+2*2，j-1*2）這樣搜索像素單元的順序稱為p方向；遞推公式可以表示為upk（i，j）=u（i+2*k，j-1*k）,其中k=1，2，3，?，實驗表明按s（i，j）所列順序從a方向到p方向深層搜索掃描一遍不能保證把連續(xù)輪廓線掃完，所以在掃描一遍完成后，需判斷s（i，j）中u（i+2，j），u（i+2，j+2），u（i，j+2），u（i-2，j+2），u（i-2，j），u（i-2，j-2），u（i，j-2），u（i+2，j-2）八個像素單元的值來作進一步處理，把這八個像素單元統(tǒng)稱為節(jié)終止單元集，記為w（i，j），w（i，j）=｛u（i+2，j），u（i+2，j+2），u（i，j+2），u（i-2，j+2），u（i-2，j），u（i-2，j-2），u（i，j-2），u（i+2，j-2）｝。

進一步的，所述的數(shù)據(jù)分析單元是利用周期性進行區(qū)域劃分，首先對區(qū)域內(nèi)的目標進行離散化處理，然后根據(jù)設置的時間邊界和類別進行目標的一致性擬合，對得到的擬合結果進行矢量化處理，所述的離散化處理是通過多層次柵格化方式進行處理的；所述的邊界是通過周期的起始點進行跟蹤得到的，所述的類別是對獲得的邊界通過順時針和逆時針兩種方向進行邊界跟蹤處理，合并同類型目標，最后得到模擬劃分，以此得到最佳精確化的分析結果。

進一步的，所述的汽車流量獲取模塊、周期流量數(shù)據(jù)分析模塊、智能交通指揮模塊之間通過無線通信系統(tǒng)連接，所述的無線通信系統(tǒng)為智能蜂窩調(diào)制解調(diào)器通信系統(tǒng)，智能蜂窩技術是指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應天線系統(tǒng)，智能的監(jiān)測移動臺所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞給移動臺的蜂窩小區(qū)，采用自適應天線陣接收技術，可以極大地降低多址干擾，增加系統(tǒng)容量，可以將信號的有效區(qū)域控制在移動臺附近半徑為100-200波長的范圍內(nèi)，干擾減小，能夠顯著地提高系統(tǒng)容量，改善系統(tǒng)性能。

進一步的，所述的分析結果驅動單元是通過微處理器經(jīng)可編程邏輯控制器cpld擴展i/o，cpld的地址譯碼通過emif總線與外部程序存儲器nandflash連接，或同時與ide硬盤連接，cpld由于其速度快、體積小、功耗低、編程靈活、可反復修改邏輯，通過光電隔離及驅動電路來對交通指揮顯示單元進行驅動。

進一步的，所述的汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元與交通管理系統(tǒng)的服務器連接，同時將流量數(shù)據(jù)與各級交通管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，通過協(xié)同仿真及策略評價對所述的智能交通指揮系統(tǒng)中的不同交通流量狀態(tài)下的控制手段和方案進行優(yōu)化調(diào)整。

本發(fā)明的智能交通指揮系統(tǒng)的運行原理為：汽車流量獲取模塊通過視頻監(jiān)控獲取汽車流量信息，通過監(jiān)測設備對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)穿過的汽車進行視頻錄像，獲得視頻文件并將視頻文件轉換成相應的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)存儲，然后對所述的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進行處理，獲取拍攝中的汽車圖像信息根據(jù)功能管理單元的分類對汽車圖像信息進行量化數(shù)據(jù)統(tǒng)計；根據(jù)需求對汽車的流量數(shù)據(jù)進行分類設置和統(tǒng)計管理，按照時間單位來設置需要分析的周期時間段，從汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元中來獲取周期內(nèi)的汽車流量數(shù)據(jù)，分析每個流量方向的汽車流量數(shù)據(jù)，從而得出最佳的交通指揮數(shù)據(jù)，根據(jù)交通指揮數(shù)據(jù)對智能交通指揮模塊進行驅動，達到最佳的交通指揮效果，根據(jù)分析結果自動設置并控制每個流量方向的交通指示燈搭配和時間顯示燈的時間。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的智能交通指揮系統(tǒng)，可以周期性的統(tǒng)計汽車流量，并且根據(jù)前一個周期內(nèi)的流量數(shù)據(jù)，來調(diào)節(jié)不同流量方向的交通指示燈的指示時間，在新規(guī)劃道路和擁堵道路上應用，流量較大的方向交通指示燈的時間可以調(diào)長，流量小的方向交通指示燈的時間可以減短，整個過程智能控制，有效的緩解了城市道路因為汽車數(shù)量不斷增加而造成的擁堵，具有很強的實用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于大數(shù)據(jù)分析的智能交通指揮系統(tǒng)組織結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。

實施例：如圖1所示，一種基于大數(shù)據(jù)分析的智能交通指揮系統(tǒng)，主要包括：汽車流量獲取模塊、周期流量數(shù)據(jù)分析模塊、智能交通指揮模塊；

汽車流量獲取模塊是通過視頻監(jiān)控來獲取汽車流量，視頻監(jiān)控主要包括：視頻拍攝單元、圖像信息獲取單元、汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元、功能管理單元，視頻拍攝單元是通過監(jiān)測設備對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)穿過的汽車進行視頻錄像，獲得視頻文件并將視頻文件轉換成相應的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)存儲；圖像信息獲取單元是對數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進行處理，獲取拍攝中的汽車圖像信息；圖像信息獲取單元主要是通過車牌信息來獲取不同的汽車數(shù)據(jù)，通過車牌定位和車牌字符識別對視頻圖像進行汽車數(shù)據(jù)獲取，車牌定位無法定位具體位置時，則記錄為無車牌信息車輛；車牌字符識別包括漢字識別、字母識別、數(shù)字識別，并根據(jù)車牌字符將車輛按照區(qū)域進行登記劃分，區(qū)域以行政區(qū)域對應的車輛信息區(qū)分。

車牌字符識別是采用深層搜索法對圖像中文字進行獲取的，具體的實施方法為：在二值輪廓文字位圖中進行搜索，設背景為白色，前景為黑色，像素點（i，j）的值記為v（i，j），v（i，j）=1為白色，v（i，j）=o為黑色，像素單元u（i，j）的像素單元值記為v（u（i，j）），像素單元u（i，j）的四個像素點中有一個像素點的值為o，則稱該像素單元為有效像素單元；像素單元的四個像素點的值都為1，則稱該像素單元為無效像素單元，以s（i，j）所列順序，首先取u（i+2，j），把從u（i，j）到u（i+2*1，j）再到u（i+2*2，j）這樣搜索像素單元的順序稱為a方向；令a方向起始搜索像素單元為ua0（i，j）=u（i，j），則令a方向搜索的第一個像素單元為ua1（i，j），ua1（i，j）=u（i+2*1，j），第k個像素單元為uak（i，j），uak（i，j）=u（i+2*i，j），則a方向搜索的遞推公式可以表示為uak（i，j）=u（i+2*k，j）；其中k=1，2，3，?，然后取u（i+2，j+1），把從u（i，j）到u（i+2*1，j+1*1）再到u（i+2*2，j+1*2）這樣搜索像素單元的順序稱為b方向;則b方向搜索的遞推公式可表示為ubk（i，j）=u（i+2*k，j+1*k）,其中k=1，2，3，?，再取u（i+2，j+2）,從u（i，j）到u（i+2*1，j+2*1）再到u（i+2*2，j+2*2），這樣依次搜索像素單元的順序稱為c方向；遞推公式可以表示為uck（i，j）=u（i+2*k，j+2*k）,其中k=1，2，3，?，然后依次是d方向，e方向，直到取u（i+2，j-1），從u（i，j）到u（i+2*1，j-1*1）再到u（i+2*2，j-1*2）這樣搜索像素單元的順序稱為p方向；遞推公式可以表示為upk（i，j）=u（i+2*k，j-1*k）,其中k=1，2，3，?，實驗表明按s（i，j）所列順序從a方向到p方向深層搜索掃描一遍不能保證把連續(xù)輪廓線掃完，所以在掃描一遍完成后，需判斷s（i，j）中u（i+2，j），u（i+2，j+2），u（i，j+2），u（i-2，j+2），u（i-2，j），u（i-2，j-2），u（i，j-2），u（i+2，j-2）八個像素單元的值來作進一步處理，把這八個像素單元統(tǒng)稱為節(jié)終止單元集，記為w（i，j），w（i，j）=｛u（i+2，j），u（i+2，j+2），u（i，j+2），u（i-2，j+2），u（i-2，j），u（i-2，j-2），u（i，j-2），u（i+2，j-2）｝。

汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元是根據(jù)功能管理單元的分類對汽車圖像信息進行量化數(shù)據(jù)統(tǒng)計；功能管理單元是根據(jù)需求對汽車的流量數(shù)據(jù)進行分類設置和統(tǒng)計管理，分類設置主要包括時間和流量方向，時間范圍設置單位為年、月、日、時、分、秒，流量方向按照不同的路口方向分布，路口方向主要包括直行、左拐、右拐；

周期流量數(shù)據(jù)分析模塊包括周期設定單元、數(shù)據(jù)獲取單元、數(shù)據(jù)分析單元、分析結果驅動單元，周期設定單元為按照時間單位來設置需要分析的周期時間段，數(shù)據(jù)獲取單元從汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元中來獲取周期內(nèi)的汽車流量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分析單元是分析每個流量方向的汽車流量數(shù)據(jù)，從而得出最佳的交通指揮數(shù)據(jù)，分析結果驅動單元是根據(jù)交通指揮數(shù)據(jù)對智能交通指揮模塊進行驅動，達到最佳的交通指揮效果；數(shù)據(jù)分析單元是利用周期性進行區(qū)域劃分，首先對區(qū)域內(nèi)的目標進行離散化處理，然后根據(jù)設置的時間邊界和類別進行目標的一致性擬合，對得到的擬合結果進行矢量化處理，離散化處理是通過多層次柵格化方式進行處理的；邊界是通過周期的起始點進行跟蹤得到的，類別是對獲得的邊界通過順時針和逆時針兩種方向進行邊界跟蹤處理，合并同類型目標，最后得到模擬劃分，以此得到最佳精確化的分析結果。

智能交通指揮模塊包括信號接收單元、交通指揮顯示單元、交通指揮設置單元，信號接收單元用于接收從分析結果驅動單元傳遞過來的驅動信號，交通指揮顯示單元主要包括交通指示燈和時間顯示燈，交通指揮設置單元為根據(jù)分析結果自動設置并控制每個流量方向的交通指示燈搭配和時間顯示燈的時間。

其中，汽車流量獲取模塊、周期流量數(shù)據(jù)分析模塊、智能交通指揮模塊之間通過無線通信系統(tǒng)連接，無線通信系統(tǒng)為智能蜂窩調(diào)制解調(diào)器通信系統(tǒng)，智能蜂窩技術是指基站采用具有高分辨陣列信號處理能力的自適應天線系統(tǒng)，智能的監(jiān)測移動臺所處的位置，并以一定的方式將確定的信號功率傳遞給移動臺的蜂窩小區(qū)，采用自適應天線陣接收技術，可以極大地降低多址干擾，增加系統(tǒng)容量，可以將信號的有效區(qū)域控制在移動臺附近半徑為100-200波長的范圍內(nèi)，干擾減小，能夠顯著地提高系統(tǒng)容量，改善系統(tǒng)性能。

分析結果驅動單元是通過微處理器經(jīng)可編程邏輯控制器cpld擴展i/o，cpld的地址譯碼通過emif總線與外部程序存儲器nandflash連接，或同時與ide硬盤連接，cpld由于其速度快、體積小、功耗低、編程靈活、可反復修改邏輯，通過光電隔離及驅動電路來對交通指揮顯示單元進行驅動。

汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元與交通管理系統(tǒng)的服務器連接，同時將流量數(shù)據(jù)與各級交通管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)共享，通過協(xié)同仿真及策略評價對智能交通指揮系統(tǒng)中的不同交通流量狀態(tài)下的控制手段和方案進行優(yōu)化調(diào)整。

本發(fā)明的智能交通指揮系統(tǒng)的運行原理為：汽車流量獲取模塊通過視頻監(jiān)控獲取汽車流量信息，通過監(jiān)測設備對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)穿過的汽車進行視頻錄像，獲得視頻文件并將視頻文件轉換成相應的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)存儲，然后對數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進行處理，獲取拍攝中的汽車圖像信息根據(jù)功能管理單元的分類對汽車圖像信息進行量化數(shù)據(jù)統(tǒng)計；根據(jù)需求對汽車的流量數(shù)據(jù)進行分類設置和統(tǒng)計管理，按照時間單位來設置需要分析的周期時間段，從汽車數(shù)據(jù)統(tǒng)計單元中來獲取周期內(nèi)的汽車流量數(shù)據(jù)，分析每個流量方向的汽車流量數(shù)據(jù)，從而得出最佳的交通指揮數(shù)據(jù)，根據(jù)交通指揮數(shù)據(jù)對智能交通指揮模塊進行驅動，達到最佳的交通指揮效果，根據(jù)分析結果自動設置并控制每個流量方向的交通指示燈搭配和時間顯示燈的時間。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例技術方案的精神和范圍。