采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及公路隧道照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種采用紅外攝像圖像解析法控制隧 道照明條件的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高速公路隧道照明智能控制系統(tǒng)運(yùn)行中，準(zhǔn)確檢測(cè)通過隧道節(jié)點(diǎn)的車輛的數(shù) 量、最快車輛的車速，是實(shí)現(xiàn)隧道"車近燈亮、車過燈滅、依據(jù)車速提供合適照明"，在保證隧 道內(nèi)行車安全的前提下有效節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)。智能照明控制系統(tǒng)的首要目標(biāo)是保證隧道內(nèi) 安全行車，其次才是節(jié)能。準(zhǔn)確判斷來(lái)車信息非常重要，目前有采用過地磁法、紅外對(duì)射、超 聲波、微波雷達(dá)等方法檢測(cè)，但是，效果并不理想。比如地磁檢測(cè)，在實(shí)踐中，車輛通過某檢 測(cè)點(diǎn)時(shí)可能騎著分道線跑（隧道中超車，交規(guī)不允許但實(shí)際是有的)，判斷結(jié)果有兩輛車，而 下一檢測(cè)點(diǎn)只檢測(cè)到一輛車通過，系統(tǒng)認(rèn)為有車在該路段拋錨，于是將該路段設(shè)置為"長(zhǎng)明 燈"，并將某車道設(shè)置為"禁止通行"，后果非常嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是：提供一種采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法及 裝置，它準(zhǔn)確性高，在保證隧道內(nèi)行車安全的前提下有效節(jié)能，克服隧道常明燈照明系統(tǒng)的 過度照明或照明不足問題，為駕駛員提供良好的行車環(huán)境，以提高隧道行車的安全性，以克 服現(xiàn)有技術(shù)的不足。 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法，在高速公 路隧道中設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都安裝紅外攝像頭以采集通行車輛的視頻信息，再將 采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理，以獲取圖像的特征信息，所述的特征信息包含是否有車通 過檢測(cè)點(diǎn)、來(lái)車的數(shù)量、以及來(lái)車的最快行車速度；以此數(shù)據(jù)作為L(zhǎng)ED隧道燈照明亮度調(diào)整 的控制參數(shù)。 所述的將采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理具體包括如下步驟： 1) 車輛圖像的預(yù)處理：將圖像灰度化后，再對(duì)灰度化的圖像進(jìn)行去噪，獲得預(yù)處理圖 像； 2) 檢測(cè)來(lái)車及計(jì)數(shù)：背景幀差法提取的數(shù)據(jù)正好用來(lái)判斷是否有車，而采取相鄰幀差 法還可提取車輛運(yùn)行的位移信息；
檢測(cè)對(duì)象單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)結(jié)果即為通過該檢測(cè)點(diǎn)的行車數(shù)量； 3) 車速計(jì)算：采用背景差分和幀間差分相結(jié)合的視頻目標(biāo)提取算法來(lái)計(jì)算車輛的通行 速度；
4) 信息編碼：根據(jù)采集到的節(jié)點(diǎn)編號(hào)、來(lái)車數(shù)量及來(lái)車速度三個(gè)特征信息進(jìn)行編碼，以 該編碼作為L(zhǎng)ED隧道燈照明亮度調(diào)整的控制參數(shù)。 所述的圖像灰度化是對(duì)圖像的三個(gè)分量進(jìn)行加權(quán)平均得到最終的灰度值，所采用 的方法有分量法、最大值法、平均值法或加權(quán)平均法。所述的圖像去噪采用均值濾波或中值 濾波。 紅外隧道照明控制裝置，包括紅外攝像頭，紅外攝像頭與DSP實(shí)時(shí)圖像處理裝置連接，DSP實(shí)時(shí)圖像處理裝置與燈具控制器連接，燈具控制器與LED隧道燈組連接。 由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明利用紅外攝像來(lái)獲得視頻信息，可以最大限度的避 免不同車燈照明帶來(lái)的隧道行車圖像及其背景的變化，有利于降低后期圖像處理的難度， 將采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理后，獲取圖像的特征信息，通過背景幀差法提取的數(shù)據(jù)正 好用來(lái)判斷是否有車，而采取相鄰幀差法還可提取車輛運(yùn)行的位移信息，兩者結(jié)合可以更 加準(zhǔn)確的判斷是否有來(lái)車，且能獲得來(lái)車的其它數(shù)據(jù)信息；基于背景差分和幀間差分相結(jié) 合的視頻目標(biāo)提取算法來(lái)計(jì)算車輛速度；最后將特征信息進(jìn)行編碼后作為L(zhǎng)ED隧道燈照明 亮度調(diào)整的控制參數(shù)。這樣的方式準(zhǔn)確性高，實(shí)現(xiàn)隧道"車近燈亮、車過燈滅"，在保證隧道 內(nèi)行車安全的前提下有效節(jié)能；克服隧道常明燈照明系統(tǒng)的，過度照明或照明不足問題，為 駕駛員提供良好的行車環(huán)境，以提高隧道行車的安全性。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，所采 用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。 【附圖說(shuō)明】， 附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 【具體實(shí)施方式】， 本發(fā)明的實(shí)施例：采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法，在高速公路較 長(zhǎng)隧道中設(shè)置多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都安裝紅外攝像頭以采集通行車輛的視頻信息， 再將采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理，以獲取圖像的特征信息，所述的特征信息包含是否有 車通過檢測(cè)點(diǎn)、來(lái)車的數(shù)量、以及來(lái)車的最快行車速度；以此數(shù)據(jù)作為L(zhǎng)ED隧道燈照明開關(guān) 及亮度調(diào)整的控制參數(shù)。 所述的將采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理具體包括如下步驟： 1) 車輛圖像的預(yù)處理：將圖像灰度化后，再對(duì)灰度化的圖像進(jìn)行去噪，獲得預(yù)處理圖 像；攝像頭采集的圖像質(zhì)量會(huì)受各種因素的影響，因此有必要對(duì)原始的采集圖像進(jìn)行預(yù)處 理，以提高圖像的質(zhì)量，有利于對(duì)圖像內(nèi)容的進(jìn)一步分析； ①圖像灰度化：是對(duì)圖像的三個(gè)分量進(jìn)行加權(quán)平均得到最終的灰度值；本實(shí)施例 以最大值法為例，采用最大值方法讓特征參數(shù)凸顯：
2) 檢測(cè)來(lái)車及計(jì)數(shù)：背景幀差法提取的數(shù)據(jù)正好用來(lái)判斷是否有車，而采取相鄰幀差 法還可提取車輛運(yùn)行的位移信息；兩者結(jié)合可以更加準(zhǔn)確的判斷是否有來(lái)車，且能獲得來(lái) 車的其它數(shù)據(jù)信息。
檢測(cè)對(duì)象單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)結(jié)果即為通過該檢測(cè)點(diǎn)的行車數(shù)量； 3) 車速計(jì)算：采用背景差分和幀間差分相結(jié)合的視頻目標(biāo)提取算法來(lái)計(jì)算車輛的通行 速度；
4) 信息編碼：根據(jù)采集到的節(jié)點(diǎn)編號(hào)、來(lái)車數(shù)量及來(lái)車速度三個(gè)特征信息進(jìn)行編碼，以 該編碼作為L(zhǎng)ED隧道燈照明開關(guān)及亮度調(diào)整的控制參數(shù)。 信息編碼用以集成利用算法獲取的、單位時(shí)間內(nèi)車輛通過隧道的"節(jié)點(diǎn)編號(hào)、來(lái)車數(shù) 量、來(lái)車速度"三個(gè)信息；其"有車"開啟照明、"行車速度"用以調(diào)整隧道燈的照明亮度（以 最快車輛信息為準(zhǔn))、"來(lái)車數(shù)量"用于判斷經(jīng)過本節(jié)點(diǎn)的車輛是否都進(jìn)入下一路段(尤其是 通過本檢測(cè)點(diǎn)時(shí)的并行車輛、連續(xù)跟進(jìn)車輛)，編碼如表1所示：
本發(fā)明有兩個(gè)重點(diǎn)： 1、 檢測(cè)并計(jì)量通過隧道節(jié)點(diǎn)的車輛的準(zhǔn)確數(shù)量。 (1) 控制系統(tǒng)用其判斷是否有車通過本隧道路段，有車，則開啟相應(yīng)路段的LED隧道燈 照明。 (2) 控制系統(tǒng)用其判斷通過本節(jié)點(diǎn)的車輛是否都進(jìn)入到下一路段了。如果下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 檢測(cè)到來(lái)車已經(jīng)完全通過，且本路段沒有繼續(xù)來(lái)車，系統(tǒng)可以關(guān)閉該隧道路段的LED隧道 燈照明；在設(shè)定的時(shí)間到了后，還沒有檢測(cè)到車過完，系統(tǒng)即將這一隧道路段設(shè)置為長(zhǎng)明燈 (認(rèn)為有車在該路段內(nèi)停擺)，并主動(dòng)發(fā)出報(bào)警。 目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)隧道"車近燈亮、車過燈滅"，在保證隧道內(nèi)行車安全的前提下有效節(jié)能。 2、 計(jì)算通過節(jié)點(diǎn)的車輛的車速。 在隧道中，不同的行車速度，駕駛員對(duì)隧道照明亮度的需求是不一樣的。系統(tǒng)檢測(cè)通過 該節(jié)點(diǎn)的、最快車輛的車速，此數(shù)據(jù)作為L(zhǎng)ED隧道燈照明亮度調(diào)整的控制參數(shù)，并且在該路 段LED隧道燈關(guān)閉之前，一直保持；有更快車輛到來(lái)，該數(shù)據(jù)要刷新。 目標(biāo)：克服隧道常明燈照明系統(tǒng)的，過度照明或照明不足問題，為駕駛員提供良好的行 車環(huán)境，以提高隧道行車的安全性。 紅外隧道照明控制裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括紅外攝像頭1，紅外攝像頭1與DSP實(shí) 時(shí)圖像處理裝置2連接，DSP實(shí)時(shí)圖像處理裝置2與燈具控制器3連接，燈具控制器3與LED 隧道燈組4連接。 本發(fā)明所述并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技 術(shù)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些 修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)范圍內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變 型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法，其特征在于：在高速公路 隧道中設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)都安裝紅外攝像頭以采集通行車輛的視頻信息，再將采 集的視頻信息進(jìn)行圖像處理，以獲取圖像的特征信息，所述的特征信息包含是否有車通過 檢測(cè)點(diǎn)、來(lái)車的數(shù)量、以及來(lái)車的最快行車速度；以此數(shù)據(jù)作為L(zhǎng)ED隧道燈照明開關(guān)及亮度 調(diào)整的控制參數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法，其特征 在于：所述的將采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理具體包括如下步驟： 1) 車輛圖像的預(yù)處理：將圖像灰度化后，再對(duì)灰度化的圖像進(jìn)行去噪，獲得預(yù)處理圖 像； 2) 檢測(cè)來(lái)車及計(jì)數(shù)：背景幀差法提取的數(shù)據(jù)正好用來(lái)判斷是否有車，而采取相鄰幀差 法還可提取車輛運(yùn)行的位移信息；檢測(cè)對(duì)象單位時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)結(jié)果即為通過該檢測(cè)點(diǎn)的行車數(shù)量； 3) 車速計(jì)算：采用背景差分和幀間差分相結(jié)合的視頻目標(biāo)提取算法來(lái)計(jì)算車輛的通行 速度；4)信息編碼：根據(jù)采集到的節(jié)點(diǎn)編號(hào)、來(lái)車數(shù)量及來(lái)車速度三個(gè)特征信息進(jìn)行編碼，以 該編碼作為L(zhǎng)ED隧道燈照明亮度調(diào)整的控制參數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法，其特征 在于：所述的圖像灰度化是對(duì)圖像的三個(gè)分量進(jìn)行加權(quán)平均得到最終的灰度值，所采 用的方法有分量法、最大值法、平均值法或加權(quán)平均法， 所述的圖像去噪采用均值濾波或中值濾波。4. 一種采用如權(quán)利要求1所述的方法的紅外隧道照明控制裝置，包括紅外攝像頭（1)， 其特征在于：紅外攝像頭（1)與DSP實(shí)時(shí)圖像處理裝置（2)連接，DSP實(shí)時(shí)圖像處理裝置（2) 與燈具控制器（3)連接，燈具控制器（3)與LED隧道燈組（4)連接。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種采用紅外攝像圖像解析法控制隧道照明條件的方法及裝置。本發(fā)明利用紅外攝像來(lái)獲得視頻信息，可以最大限度的避免不同車燈照明帶來(lái)的隧道行車圖像及其背景的變化，有利于降低后期圖像處理的難度，將采集的視頻信息進(jìn)行圖像處理后，獲取圖像的特征信息，最后將特征信息進(jìn)行編碼后作為L(zhǎng)ED隧道燈照明亮度調(diào)整的控制參數(shù)。這樣的方式準(zhǔn)確性高，實(shí)現(xiàn)隧道“車近燈亮、車過燈滅”，在保證隧道內(nèi)行車安全的前提下有效節(jié)能。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，所采用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。
【IPC分類】G06K9/00, H05B37/02
【公開號(hào)】CN105050234
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510192996
【發(fā)明人】李良榮, 李震
【申請(qǐng)人】貴州大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日