专利名称：：一种能满足交通安全需求的能见度检测系统及运行方法
技术领域：
：本发明涉及道路能见度检测领域。
背景技术：
：随着经济建设的快速发展，道路交通运输日益繁忙，道路交通安全问题已成为社会问题，给人们生命财产带来严重损失，因能见度下降引发的重大道路交通事故频频发生，已引起各国政府的高度重视。1990年以视频相机出现以前，国际上普遍采用的能见度检测方式是基于测量大气的光透射比或衰减系数或散射系数而设计的，再加上所用波长又非可见波长，使得仪器测量的能见度值常常与人眼观察得到的相差很大；1990年以后，由于视频相机的出现，使得以非常接近于人视觉特性的视觉技术来进行能见度测量成为可能，而且测量更加准确。例如1998-2004年的美国明尼苏达大学智能运输系统研究所、2006年的我国成都易航信息科技有限公司，利用一个视频图像采集设备和多个靶标，实现了道路上的日见能见度测量。但是，目前存在的此类基于视觉技术的能见度检测方法，均难以满足道路交通管理的实际需要，主要体现在由于采用非自发光测量靶标，既与车辆带有自发光的尾灯或雾灯的视觉特性不符，更不能满足夜间能见度检测的需要。而恰恰是夜间公路能见度的降低对公路交通危害最大，交通事故发生率数倍于日间能见度降低时。本发明目的是克服现有技术之不足，使用可视目标发光源作为测量靶标，并《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十一条能见度在200米、100米和50米三种情况下应采取相应的交通管制措施之规定，提出了一种适用于道路交通安全管理需求的新能见度检测系统及其运行方法，使得能见度测量结果更加符合机动车驾驶人在公路上驾驶时的视觉特性，特别是实现了夜间能见度的测量。
发明内容本系统由目标发光源、图像采集设备及处理计算机组成，沿道路距离图像采集设备不同处分别设置三个受控于处理计算机的目标发光源作为测量靶标，图像采集设备对各测量靶标拍摄的现场图像传送给处理计算机进行实时处理，判断各目标发光源可见性、推断该路段的当前能见度。目标发光源为三个，它们作为测量靶标分别设置在距离图像采集设备50米、100米、200米处。目标发光源的设置要确保能一次性同时无遮挡呈现在图像中。各目标发光源同步以亮T秒、灭T秒的序列工作，处理计算机上的能见度检测单元在目标发光源点亮或熄灭后的T/2时运行，每隔T秒运行一次。系统基本工作过程如下(1)处理计算机控制所设个目标发光源同步以第2nT秒亮、第(2n+1)T秒火的序列工作，其中n为自然数；(2)在图像采集设备所拍摄的现场图像上指定目标发光源l、2、3的中心点的坐标(xi，yi)、(x2，y2)、(X3，y3)，这里第2个目标发光源与图像采集设备间距要大于第l个目标发光源，依次类推；(3)检测当前图像中各目标发光源中心点士r的矩形范围内平均亮度bi作为目标发光源i的亮度，这里H1、2、3;(4)计算出目标发光源i此次亮度bi与其前次亮度bio的亮度差di=Ibi-bioI，这里〖=1、2、3;(5)分别比较di与对应的目标发光源可见阀值Di，若di》Di，则令该目标发光源的可见性vi-l，否则vi:0，这里i:l、2、3;'(6)然后根据V1、V2、V3判断当前能见度等级V:若V1:1、V2=l、V3=l则V=3，若V1:1、V2=l、V3^则V-2并发出能见度降低报警，若V1:1、V2=0、V3二0则V^并发出能见度降低报警，若VFO、V2=0、V3^则^0并发出能见度降低报警；(7)令bio-bi，保存本次各目标发光源亮度以供下次计算使用，这里1=1、2、3。本发明的基本原理是，以目标发光源作为测量耙标，目标发光源以亮灭交替的序列工作，然后对通过图像采集设备采集到的包含有目标发光源的现场图像通过差分技术进行处理，计算出目标发光源点亮和熄灭时的亮度差，亮度差超过预先测定的目标发光源可见阀值则认为目标发光源可见。通过检测距离图像采集设备50米、100米、200米的三个目标发光源的可见性，即可判断出现场道路的能见度。系统由目标发光源、图像采集设备及处理计算机组成，如附图1所示。目标发光源为受处理计算机控制的三个自发光测量耙标，沿道路设置在距离图像采集设备200米、100米和50米处；图像采集设备可以采用摄像机、数码照相机等，负责对三个测量靶标进行拍摄并将拍摄的现场图像传送给处理计算机；处理计算机则接收由图像采集设备提供的现场图像并进行实时处理，判断这三个目标发光源是否可见，并以此推断该路段的当前能见度。为了得到最符合机动车驾驶人视觉的能见度检测值，可将图像采集设备、目标发光源的安置高度设置在大约为驾驶人驾驶小型机动车时的视线高度。目标发光源可见性与能见度对应关系对照表如下表所示。目标发光源可见性与能见度对应关系对照表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>图1为本发明的系统结构示意图。图2为目标发光源亮灭、图像采集点及能见度检测单元运行点时序图。图3为能见度检测单元的基本流程图。具体实施例方式1、在测量现场选择恰当的位置安装图像采集设备和分别距离图像采集设备200米、100米、50米的三个目标发光源，并确保三个目标发光源能够一次性同时无遮挡呈现在图像中；2、处理计算机控制三个目标发光源同步以亮T秒、灭T秒的序列工作，即同时在第2nT秒点亮、在第(2n+l)T秒熄灭(n为自然数)；3、定义目标发光源l、2、3分别为距离图像采集设备50、100、200米的目标发光源，通过处理计算机观看所拍摄到的现场图像并人工指定目标发光源l、2、3中心点在图像中的位置，保存目标发光源l、2、3中心点的坐标(xi，yi)、(x2,y2)、(X3,y3)，以作为以后目标发光源的检测位置。4、处理计算机上的能见度检测单元在控制目标发光源点亮或熄灭后的T/2秒时(即在目标发光源每次点亮T和熄灭T秒的中间点，此时目标发光源的点亮或熄灭已经处于稳定状态)运行，每隔T秒运行一次，时序图如附图2所示，能见度检测单元的基本流程图如附图3所示-①检测此时视频图像中目标发光源1、2、3中心点土r的矩形范围内的平均亮度bl、b2、b3作为当前目标发光源l、2、3的亮度，计算bi、b2、b3与各目标发光源前次亮度bl0、b2。、b30的亮度差dl、d2、d3，di=Ibi-bioI、d2=Ib2-b20I、d3=Ib3-b30|;②通过判断dl、d2、d3是否大于预先测定的目标发光源可见阀值Dl、D2、D3来推断当前目标发光源l、2、3的可见性V1、V2、V3，若dl^Dl则Vl=l，否则V1=0;若d2幽则V2=l，否则V2=0;若d3^D3则V3二l，否则V3=0;③然后根据V1、V2、V3的值判断当前能见等级V，若VFl、V2=l、V3=l则v二3，若vi-l、V2=l、V3^则v:2并发出能见度降低报警，若vi-l、V2=0、V3=0则V=l并发出能见度降低报警，若V1=0、V2=0、V3二0则v=0并发出能见度降低报警，除以上四种组合之外的情况则表示由于某种原因导致检测异常，则v二-l;④根据能见等级v即可得出当前能见度等级，若v=3则能见度200米以上，v=2则能见度100200米，v=l则能见度50訓米，v=0则能见度50米以下，V=_l则提示能见度检测异常；⑤令b10=bl、b20=b2、b30=b3，保存本次各目标发光源亮度以供下次计算使用。由上述系统处理过程可以看出，本系统的能见度检测周期为T秒，可普通地设为一秒或几秒即可。另外，为保持系统检测结果的稳定性，避免由于飞鸟、落叶等偶然因素干扰所导致的检测结果快速波动，亦可设定只有能见度检测结果连续若干次相同时方可确认，此处不再贅述。处理计算机检测出当前道路现场的能见度后，即可根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第八十一条能见度在200米、100米和50米三种情况下应采取相应的交通管制措施之规定，自动采取诸如发布能见度下降警示、修改路边可变现限速标志板限速值等相应交通管制措施。权利要求1、一种满足道路交通安全的能见度检测系统，其特征是由目标发光源、图像采集设备及处理计算机组成，沿道路距离图像采集设备不同处分别设置三个受控于处理计算机的目标发光源作为测量靶标，图像采集设备对各测量靶标拍摄的现场图像传送给处理计算机进行实时处理，判断各目标发光源可见性、推断该路段的当前能见度。2、根据权利要求1所述的能见度检测系统，其特征是目标发光源为三个，它们作为测量靶标分别设置在距离图像采集设备50米、100米、200米处。3、根据权利要求1或2所述的能见度检测系统，其特征是目标发光源的设置耍确保能一次性同时无遮挡呈现在图像中。4、根据权利要求1或2所述的能见度检测系统，其特征是各目标发光源同步以亮T秒、灭T秒的序列工作。5、根据权利要求4所述的能见度检测系统，其特征是处理计算机上的能见度检测单元在目标发光源点亮或熄灭后的T/2秒时运行，每隔T秒运行一次。6、一种能满足道路交通安全需求的能见度检测系统运行方法，其特征是(1)处理计算机控制所设个目标发光源同歩以第2nT秒亮、第(2n+1)T秒灭的序列工作，其中n为自然数；(2)在图像采集设备所拍摄的现场图像上指定目标发光源l、2、3的中心点的坐标(xi，yi)、(X2，y2)、(x3,y3)，这里第2个目标发光源与图像采集设备间距要大于第l个目标发光源，依次类推；(3)检测当前图像中各目标发光源中心点士r的矩形范围内平均亮度bi作为目标发光源i的亮度，这里i^、2、3;(4)计算出目标发光源i此次亮度bi与其前次亮度biO的亮度差di=Ibi-bioI，这里1=1、2、3;(5)分别比较di与对应的目标发光源可见阀值Di，若di》Di，则令该目标发光源的可见性vi二l，否则vi-O,这里1=1、2、3;(6)然后根据V1、V2、V3判断当前能见度等级V:若VFl、V2=l、V3=l则V=3，若V1二1、V2=l、v3-0贝ljv二2，若V产l、V2=0、V3二0贝IJV:1，若V产O、V2=0、V3=0贝UV=0;(7)若当前能见度等级V<3则发出相应级别的能见度降低报警；(8)令bi0-bi，保存本次各目标发光源亮度以供下次计算使用，这里i-l、2、3。7、根据权利要求6所述的运行方法，其特征是检测工作是在各目标发光源点亮或熄灭后的T/2秒时开始运行，每隔T秒运行一次。全文摘要本发明系一种能满足道路交通安全需求的能见度检测系统及运行方法，系统由目标发光源、图像采集设备及处理计算机组成，以目标发光源作为测量靶标，目标发光源以亮灭交替的序列工作，然后对通过图像采集设备采集到的包含有目标发光源的现场图像通过差分技术进行处理，计算出目标发光源点亮和熄灭时的亮度差，亮度差超过预先测定的目标发光源可见阀值则认为目标发光源可见。通过检测距离图像采集设备50米、100米、200米的三个目标发光源的可见性，即可判断出现场道路的能见度。本发明优点是采用可视目标发光源作为测量靶标，使能见度检测结果更符合机动车驾驶者在驾驶时的视觉特性，特别是实现了夜间能见度的测量。文档编号G01N21/17GK101382486SQ20081016087公开日2009年3月11日申请日期2008年9月9日优先权日2008年8月18日发明者付长青,刚刘,飞刘,姜廷顺,朱朝晖,赵新勇申请人:姜廷顺