一种隧道摄像头自反馈清洗装置及其方法与流程

1.本发明涉及摄像头清洗技术领域，具体涉及一种隧道摄像头自反馈清洗装置及其方法。


背景技术：

2.随着公路建设行业的不断发展，隧道道路也越来越多，与普通道路相比，其通行能力和交通安全性客观上较差，因此更需要加强监控管理，在隧道内布置摄像头是目前交通管理、路况监控最常用的手段，而使其镜头保持清洁是实现监控功能的基础保障。由于隧道内空间与光照强度均受到限制，且其环境相对密闭，汽车尾气及粉尘污染较严重，污染物附着在镜头上会对隧道监控造成干扰，因此需要清洗装置来保持摄像头镜头的清洁度，实现隧道运营的监控。目前处理隧道摄像头镜头污染的方式，大多采取高空作业车搭载作业人员进行人工清洗的方法。由于摄像头安装高度较高且隧道内作业环境恶劣，人工清洗会危害清洗人员的人身安全；人工清洗镜头，只能从外观上判断清洗是否干净，清洗的效果难以保证；人工清洗效率低下，且无法根据镜头污染状态来确定清洗频率，实时性差；此外，现有方式都需要封闭隧道车道的方式，干扰了通行效率。
3.现有技术中公开的一项专利(一种摄像头清洗机器人，202011181389.6)是一种手持式清洗装置，具有升降机构，提高了清洗的安全性和便捷性，清洗效果依赖于人工经验，无法根据镜头的污染程度进行差异处理。一项专利(一种具有自清洁功能的摄像头及其自清洁方法，202010805892.8)在镜头内部集成清洗装置，提高了清洗的便捷性，但是需要对摄像头整体进行更换，大幅增加了成本。一项专利(摄像头清洗，202010371912.5)在监控立杆上安装清洗总成及水箱以实现远程控制，但装置的安装依托监控立杆，需要一定的安装条件，难以在隧道中实施，并且无法根据镜头污染状态进行自动清洁。上述现有镜头清洗方式缺乏针对隧道特工况下的清洗装置和方法，亟需一种效率高、实时性好、安全性高的隧道摄像头自反馈清洗装置及其方法。


技术实现要素：

4.针对上述现有清洗方式的不足与缺陷，本发明的目的在于提供一种隧道摄像头自反馈清洗装置及其方法，解决现有清洗手段中，隧道摄像头清洗效率低、人员不安全和实时性差的问题。
5.第一方面，本发明提供了一种隧道摄像头自反馈清洗装置，具体技术方案如下：
6.其特征在于，包括法兰板，伸缩机构，连接器，橡胶管，电磁换向阀，清洗喷头，终端控制器，第一水箱，第二水箱，第一供水软管与第二供水软管，支撑架固定安装在隧道内，摄像头安装支架与支撑架固定连接，摄像头与摄像头安装支架固定连接，所述的伸缩机构通过所述的法兰板与摄像头安装支架固定连接，所述的终端控制器与摄像头安装支架固定连接，所述的伸缩机构通过螺纹与所述的连接器固定连接，所述第一供水软管的入水口和所述第一供水软管的入水口分别与所述第一水箱的所述第二水箱固定连接，所述的清洗喷头
与所述的连接器承插连接，所述的第一供水软管的出水口和所述的第二供水软管的出水口分别与所述的连接器承插连接。
7.优选的，所述的连接器内有胶接的橡胶管，用于连接清洗喷头，第一供水软管和第二供水软管。
8.优选的，所述的第一供水软管，所述的第二供水软管的出水口安装有金属头部，便于与所述的连接器承插连接。
9.优选的，所述的清洗喷头末端具有三个出流孔洞，且所述的清洗喷头水管向上弯曲，弯曲角度为90
°
～135
°
。
10.优选的，所述清洗喷头和供水软管可与连接器分离，进行拆卸更换。
11.优选的，所述终端控制器具有防水保护壳。
12.第二方面，本技术提供了一种隧道摄像头自反馈清洗方法，所述方法包括：
13.第一步，在镜头干净时，获取隧道摄像头监控图像，并使用深度学习的目标检测模型判断图像中是否有车辆，若没有车辆则将此时的图像其作为标准背景；若存在车辆则连续获取监控图像，直到没有车辆；
14.第二步，将背景图像各像素点的灰度值进行储存，用于之后进行对比；
15.第三步，按照预定时间采集监控图像，并将该图像的像素值与背景图像的像素值作差，对各差值进行均值运算；
16.第四步，将第三步所得均值与预设的污染阈值对比，若均值高于阈值，说明污染影响了监控，否则污染较轻；
17.第五步，若污染影响了监控图像，则根据隧道内行车状况判断清洗时间是否充足，若在必要清洗时间内无车辆通过该摄像头，则启动清洗装置对镜头进行清洗，否则暂时不进行清洗，等待无车辆通过时再清洗；若镜头没被污染，则本次不进行清洗。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19.(1)针对隧道背景变化不大的特点，提出了一种基于摄像头图像的镜头清洁程度判断方法，在定时清洁的基础上，可以针对摄像头的污染情况进行实时处理，保证镜头的洁净程度，同时全程不需要人工参与。
20.(2)清洗装置具有伸缩机构，控制器未接收到清洗信号时，清洗喷头为缩进状态，不影响监控效果，需要清洗时伸缩机构带动清洗喷头伸出，使有效清洗面积能覆盖整个镜头，保证清洗效果和摄像头监控功能。
21.(3)本装置不需要对摄像头内部结构进行改变，独立工作，只要安装空间足够，就能适应大多数枪型摄像头，可对现有设备进行改装而无需替换已有摄像头，降低改装费用。
附图说明
22.图1是清洗装置结构示意图。
23.图2是清洗装置安装位置示意图。
24.图3是连接器的三视图。
25.图4是清洗喷头末端示意图。
26.图5是摄像头自反馈清洗流程图。
27.图6是清洗顺序判断方法示意图。
28.附图标号：1
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法兰板，2
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伸缩机构，3
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连接器，301
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橡胶管，302
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电磁换向阀，4
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清洗喷头，5
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终端控制器，6
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第一水箱，7
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第二水箱，8
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第二供水软管，9
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第一供水软管，10
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支撑架，11
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摄像头安装支架，12
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摄像头。
29.以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
30.以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
31.一方面，本实施例给出一种隧道摄像头自反馈清洗装置，如图1
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3所示，包括法兰板1，伸缩机构2，连接器3，橡胶管301，电磁换向阀302，清洗喷头4，终端控制器5，第一水箱6，第二水箱7，第二供水软管8与第一供水软管9，支撑架10固定安装在隧道内，摄像头安装支架11与支撑架10固定连接，摄像头12与摄像头安装支架11固定连接，所述的伸缩机构2通过所述的法兰板1与摄像头安装支架11固定连接，所述的终端控制器5与摄像头安装支架固定连接，所述的伸缩机构通过螺纹2与所述的连接器3固定连接，所述第二供水软管8的入水口和所述第一供水软管9的入水口分别与所述第二水箱7的所述第一水箱6固定连接，所述的清洗喷头4与所述的连接器3承插连接，所述的第二供水软管8的出水口和所述的第一供水软管9的出水口与所述的连接器3承插连接。
32.其中，支撑架10、安装支架11和摄像头12为隧道内原有的结构，本发明包括的主要装置在其基础上安装。
33.其中，所述的法兰板1上设置有通孔，摄像头安装支架11对应位置设置有盲孔，所述的法兰板1与摄像头安装支架11通过螺栓固定连接。
34.其中，所述的伸缩机构2为平行式电动缸，电机和缸体分别平行安装于所述的法兰板1上，如图3所示，所述的连接器3内设置有螺纹孔，电动缸的推杆前端通过螺纹与所述的连接器3固定连接。
35.其中，如图3所示，所述的连接器3与其内部所述的橡胶管301胶接固定，所述的第二供水软管8和所述的第一供水软管9的金属头部与所述的橡胶管301承接连接，所述的清洗喷头4的入水口与所述的橡胶管301承接连接。
36.其中，如图4所示，所述的清洗喷头4的末端具有3个出水孔洞。
37.其中，所述的第一水箱6和所述的第二水箱7内装有水泵，所述的第一水箱6内盛装有污染物反应剂，所述的第二水箱7内盛装有清水。
38.其中，如图2所示，所述的第一水箱6和所述的第二水箱7安装在隧道一侧内壁，安装具有一定高度，避免影响隧道人行道同行。所述的第一供水软管9和所述的第二供水软管8通过固定卡扣等方式固定在隧道内。
39.其中，因为隧道内有供水管路，所以可以取消所述的第二水箱6作为一种替代方案，而将所述的第二供水软管8接入隧道内供水管路并安装水泵以提供清洗水压。
40.另一方面，本实施例给出一种隧道摄像头自反馈清洗方法如下：
41.第一步，在镜头干净时，获取隧道摄像头监控图像，并使用深度学习的目标检测模型判断图像中是否有车辆，若没有车辆则将此时的图像其作为标准背景；若存在车辆则连续获取监控图像，直到没有车辆；
42.第二步，将背景图像各像素点的灰度值进行储存，用于之后进行对比；
43.第三步，按照预定时间采集监控图像，并将该图像的像素值与背景图像的像素值作差，对各差值进行均值运算；
44.第四步，将第三步所得均值与预设的污染阈值对比，若均值高于阈值，说明污染影响了监控，否则污染较轻；
45.第五步，若污染影响了监控图像，则根据隧道内行车状况判断清洗时间是否充足，若在必要清洗时间内无车辆通过该摄像头，则启动清洗装置对镜头进行清洗，否则暂时不进行清洗，等待无车辆通过时再清洗；若镜头没被污染，则本次不进行清洗。
46.其中，所述的隧道摄像头监控图像采集于不同的隧道监控摄像头，由于每个隧道监控摄像头的监控位置基本固定，因此可以使用固定的背景来判断对应位置的监控图像。
47.其中，所述的隧道摄像头能通过相互联动掌握隧道中车辆的行驶状态，因此可以随时调整摄像头清洗的顺序，以保证在清洗过程中没有车辆通过清洗摄像头，不影响监控效果。
48.需要说明的是，本发明为一种基于图像处理的摄像头自动清洗装置，图像处理与识别由监控中心的总处理器完成，监控中心可以获取每个摄像头的监控图像数据，并将清洗命令反向传输到终端清洗装置。
49.清洗流程如图5所示，清洗前，监控中心预先采集每个摄像头对应的背景监控图片，用于提供对比。进行判断时，采集当前帧的监控图像，并取得对应的像素值，将其与背景图片的对应像素值进行差值运算，取各个像素点差值的均值与设定阈值对比，判断镜头污染物是否影响监控效果。实施清洗前，预先设置检测时间，比如一天检测一次或者两次；装置启动后，总处理器在设定时间点依次对摄像头采集的图像进行采集识别，若画面中存在通行车辆，则重复该步骤直到画面中没有车辆干扰，这样可以避免画面中的车辆影响污染物判断，出于同样的考虑，检测时间一般设在车流量较小的时间点为宜。
50.若镜头需要清洗，则进行清洗顺序的判断，如图6所示，根据某车辆当前的位置、清洗工艺必要的时间和隧道平均车速可以计算出必要清洗时间内车辆所经过的范围，若该范围与某一摄像头监控范围重合，则该摄像头不能启动清洗程序，直至清洗过程中无车辆经过。在图6样例1
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4中，摄像头3和4、4、1、1和2分别可以启动清洗程序，清洗过程不会对隧道监控造成干扰；若清洗过程中有车辆通过，则等待直至条件允许再发送清洗命令。
51.清洗命令到达清洗装置后，所述的终端控制器5控制所述伸缩机构电机转动，电动缸推杆身处到指定位置，接着所述的终端控制器5控制所述的第一水箱6内置水泵启动，污染物反应剂通过所述的第一供水软管9到达所述的清洗喷头4，在一定的供水压力下，通过3个出水孔洞喷出并具有较高的初速度，到达所述的摄像头12并与镜头上附着的污染物进行反应，所述的终端控制器5控制所述的第一水箱6内置水泵在启动后10秒关闭，使污染物反应剂保持适量，反应持续30秒后，由所述的终端控制器5控制所述的第二水箱7内置水泵启动，清水通过所述的第二供水软管8到达所述的清洗喷头4，在一定的供水压力下，通过3个出水孔洞喷出并具有较高的初速度，到达所述的摄像头12并对镜头进行冲洗，所述的终端控制器5控制所述的第二水箱7内置水泵在启动后15秒关闭，以保证污染物反应剂与反应产物没有残留，接着所述的终端控制器5控制所述的伸缩机构2电机反转，所述的清洗喷头4缩回，恢复等待状态；摄像头镜头表面残留的水渍将在镜头运行产生的热量作用下快速气化
消失；5分钟后，所述的终端控制器5向监控中心发送复检信号，监控中心对当前该监控摄像头采集的图像进行处理识别，若镜头污染物仍然影响监控过程，则再次发出清洗信号，启动清洗流程若监控中心短时间内连续收到复检信号(大于等于3次)，则发出报警信号告知管理人员；若复检发现监控图像质量良好，则清洗至此，本装置的一次清洗完成。