Комп’ютерна система керування транспортним перехрестям на основі аналізу відеопотоків

Abstract

У кваліфікаційній роботі проведено комплексне дослідження принципів побудови комп’ютерної системи керування транспортним перехрестям на основі аналізу відеопотоків. В основі роботи запропонованої комп’ютерної системи лежить використання IP-камер для отримання відеопотоків, обчислювального модуля Raspberry Pi 4 Model B для аналізу зображень і мікроконтролера STM32F103C8T6 Blue Pill для безпосереднього керування світлофорними секціями. Для виявлення транспортних засобів у контрольованих зонах запропоновано застосування попередньо навченої моделі YOLOv5n, яка дає змогу ідентифікувати легкові автомобілі, автобуси, вантажні автомобілі та мотоцикли. Програмна логіка системи передбачає отримання відеопотоків, попередню обробку кадрів, виділення областей контролю, виявлення транспортних засобів, підрахунок об’єктів на кожному напрямку, визначення пріоритетного транспортного потоку та формування керуючої команди для STM32. У роботі також передбачено резервний і аварійний режими функціонування, що забезпечують безпечне перемикання світлофорних сигналів у разі втрати відеопотоку, помилки команди або порушення зв’язку між модулями.

In the thesis, a comprehensive study of the principles of developing a computer system for traffic intersection control based on video stream analysis was carried out. The operation of the proposed computer system is based on the use of IP cameras for obtaining video streams, a Raspberry Pi 4 Model B computing module for image analysis, and an STM32F103C8T6 Blue Pill microcontroller for direct control of traffic light sections. To detect vehicles in controlled zones, the use of a pre-trained YOLOv5n model is proposed, which makes it possible to identify passenger cars, buses, trucks, and motorcycles. The software logic of the system involves receiving video streams, preprocessing frames, defining control areas, detecting vehicles, counting objects in each direction, determining the priority traffic flow, and generating a control command for the STM32. The work also provides for backup and emergency operating modes, which ensure safe switching of traffic light signals in the event of video stream loss, command errors, or communication failure between the modules.