[发明专利]基于kinect的感应式控制行人过街设施优化设计

说明书

技术领域

本发明是一种，设计感应式的行人过街设施。主要利用最新的体感识别设备kinect，通过调用微软提供的开发工具，完成行人状态的识别，智能的控制和指挥交通。 

背景技术

在城市中，为了解决人行横向过街问题，在相距较远的两个交叉口之间，需要设置人行横道。合理的平面行人过街设施设计，在方便行人、保障行人安全的同时也保证机动车交通流的通畅。但是，国内现阶段的人行横道缺乏合理性和有效性，导致城市主干道上车流的阻塞，也威胁行人的安全。 

以往多数人行横道的设计较注重直行机动车流的通行能力，却忽略了行人的通过能力；或者只考虑行人的通行，牺牲了车道车流的通行量。这样就造成车辆与行人之间的矛盾：行人希望人行横道的绿灯时间越长越好，而机动车则正好相反，尤其在高峰时间，这个矛盾更加突出。目前国内一些行人过街设施还不能很好的处理这些矛盾，有必要对行人过街设施设计进行优化设计。很多时候，行人在人行横道上会发生种种意外，例如跌倒或一些紧急的手势等。如果设备能够实时的识别这些情况并作出智能的判断，便能够极大地降低交通事故发生的可能性，提高行人过街、出行的安全性。 

发明内容

本项目在研究国内外行人过街设施设计使用现状的基础上，通过调查结合我国行人过街设施的使用情况，确定了本项目设计的思路。调查过街行人、车流，分析过街行人特性、路段车流特性等，对调查中存在的问题归纳总结。以调查为基础，研究各优化方案的设计过程，最终确定了以智能体感设备kinect传感器核心，智能控制交通和行人指挥灯的一套感应式控制行人过街设施优化系统。以下是整个系统的设计： 

2.1体感识别设备kinect 

Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX360体感周边外设正式发布的名字。它是一种3D体感摄影机(开发代号“Project Natal”)，同时它导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能^[1]。 

玩家可以通过这项技术在游戏中开车、与其他玩家互动、通过互联网与其他Xbox玩家分享图片和信息等。Natal不需要使用任何控制器；它是依靠相机捕捉三维空间中玩家的运动。微软指出它会让系统更加简易操作来吸引大众。如上图所示，为kinect的核心工作原理图。靠彩色摄像头和红外距离感应摄像头获得人像识别，生成的人体骨骼网格可以根据人的运动而变化^[2]。 

2.2Kinect设备在行人过街设施优化中的应用 

微软在2011年6月推出了Kinect for Windows SDK Beta，特别是可以使用C#与.NET Framework 4.0来进行开发。Kinect for Windows SDK包含众多来自微软研究院的创新技术，任何有志于藉助Kinect技术对自然用户接口进行创作性探索的人，都能够享受到它所带来的无限可能。 

Kinect for Windows SDK主要是针对Windows7设计，内含驱动程序、丰富的原始感测数据流程式开发接口(Raw Sensor Streams API)、自然用户接口、安装文件以及参考数据。Kinect for Windows SDK可让使用C++、C#或Visual Basic语言搭配Microsoft Visual Studio 2010工具的程序设计师轻易开发使用^[3]。在本设计中，该SDK主要能调用的功能为： 

1，原始感测数据流：能够直接取得距离传感器、彩色摄影机以及四单元麦克风数组的原始数据流。 这些数据让开发人员可以利用Kinect传感器的低阶数据流为基础进行应用程序开发^[4]。 

2，骨架追踪：此套SDK能够追踪Kinect视野内几位用户的骨架影像，便于建立以体感操作的应用程序^[5]。 

3，先进的音效功能：包括抑制噪音与回音消除功能、可透过音波形式辨识声音来源，并且能与Windows语音识别API整合。 

附图说明

行人过街感应控制系统的设计 

主控系统在得到传感器终端传来的数据信号后，会智能的安排交通，确保行人安全。系统运行的主流程图可以简化如下图^[6]： 

图1是行人过街感应控制系统的工作流程的图 

图2是实验室调试骨架追踪和先进的音效功能图 

图3是人行道识别和控制图 

具体实施方式

当人行横道旁的kinect设备工作时，会自动识别有多少路人通过或是在等候(原始感测数据流)；当行人开始通过时，可以实时跟踪每个行人走路的状态，包括行人是否跌倒，是否作出一些特定含义的肢体动作等(骨架追踪)；当人行道的红灯亮起时，可以识别道上是否还有行人滞留(原始感测数据流)，以便协调交通并发出警告。通过预先设置的口令，还可以根据条件，由行人语音提出要求，获得批准后，改变交通指挥灯状态(先进的音效功能)；识别在道中间某个路人的呼救等语音信号，与相关部门(110，120等)联系(先进的音效功能)。