基于能见度检测的道路限速监拍系统的制作方法

本实用新型涉及嵌入式图像处理领域，特别是一种基于能见度检测的道路限速监拍系统。

背景技术：

目前，由于雾和霾天气增多而导致道路能见度下降，并影响道路交通安全。在能见度低的天气里容易引发恶性交通事故，造成极大经济损失。尤其是雨、雪和雾等低能见度的恶劣气象增加了驾驶员视程障碍而使得公路交通事故率逐年增加。稳定可靠的公路沿线气象环境能见度检测器的安装使用必将有效提高公路网对恶劣气象条件的防控能力，为公路出行者提供实时有效的信息提醒和预警预报。

传统的能见度仪价格昂贵，不但采样有限且安装复杂。对于图像摄像法大部分都是基于远程采集图像传送给PC机进行处理，且需要对摄像头进行精确标定或需要多个特殊目标物。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于能见度检测的道路限速监拍系统，结构简单，成本低廉，安装简易，能够全路段实时检测道路能见度，并在道路上进行显示以警示驾驶人员安全行驶，具有广阔的应用前景和推广价值。

本实用新型采用以下方案实现：一种基于能见度检测的道路限速监拍系统，包括中央控制模块以及与其相连的光照值采集模块、GPS定位模块、雷达测速模块、通信模块、显示模块、摄像头采集模块、后台服务器。

进一步地，所述中央控制模块为嵌入式处理器。

进一步地，所述光照值采集模块采用I2C通信协议，用以测量环境的光照强度值。所述光照值采集模块包括两线式串行总线接口的数字型光强度传感器。

进一步地，所述摄像头采集模块采用USB接口。所述摄像头为高分辨率摄像头，用以进行数字图像的采集。

进一步地，所述通信模块为GPRS/GSM模块，用来无线数据传输和短信发送。

进一步地，所述显示模块为LED点阵屏。

进一步地，所述雷达测速模块采用RS232串口作为接口，用来测量车辆的实时速度。

特别的，所述GPS定位模块用来提供站点定位信息。

较佳的，所述光照值采集模块实时采集环境亮度，所述摄像头采集模块实时采集当前环境的数字图像并通过暗通道先验原理计算当前场景的透射率值，将光照值和透射率值作为BP神经网络的输入并与人眼CIE曲线进行拟合得到能见度值，依据当前能见度对当前道路进行限速通过显示模块进行预警告示；中央控制模块通过雷达测速模块测得来往车辆的实时车速并对超过指定阈值的车辆进行抓拍；处理器通过全球定位模块进行定位并将定位信息、能见度值、限速值和违规车辆的抓拍通过通信模块发送给服务端；服务端可以查询各个站点的能见度值和限速值还有违规车辆拍照信息，同时服务端还可以远程设置每个站点的限速值。

与现有技术相比，本实用新型结构简单，成本低廉，安装简易，无需摄像头的精确标定和特殊的目标物。全路段实时检测道路能见度，在道路上进行显示以警示驾驶人员安全行驶，具有广阔的应用前景和推广价值。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理框图。

图2为本实用新型的实施例中服务器架构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种基于能见度检测的道路限速监拍系统，包括中央控制模块以及与其相连的光照值采集模块、GPS定位模块、雷达测速模块、通信模块、显示模块、摄像头采集模块、后台服务器。

在本实施例中，所述中央控制模块为嵌入式处理器。

在本实施例中，所述光照值采集模块采用I2C通信协议，用以测量环境的光照强度值。所述光照值采集模块包括两线式串行总线接口的数字型光强度传感器。

在本实施例中，所述摄像头采集模块采用USB接口。所述摄像头为高分辨率摄像头，用以进行数字图像的采集。

在本实施例中，所述通信模块为GPRS/GSM模块，用来无线数据传输和短信发送。

在本实施例中，所述显示模块为LED点阵屏。

在本实施例中，所述雷达测速模块采用RS232串口作为接口，用来测量车辆的实时速度。

特别的，在本实施例中，所述GPS定位模块用来提供站点定位信息。

较佳的，在本实施例中，所述光照值采集模块实时采集环境亮度，所述摄像头采集模块实时采集当前环境的数字图像并通过暗通道先验原理计算当前场景的透射率值，将光照值和透射率值作为BP神经网络的输入并与人眼CIE曲线进行拟合得到能见度值，依据当前能见度对当前道路进行限速通过显示模块进行预警告示；中央控制模块通过雷达测速模块测得来往车辆的实时车速并对超过指定阈值的车辆进行抓拍；处理器通过全球定位模块进行定位并将定位信息、能见度值、限速值和违规车辆的抓拍通过通信模块发送给服务端；服务端可以查询各个站点的能见度值和限速值还有违规车辆拍照信息，同时服务端还可以远程设置每个站点的限速值。

其中，能见度的计算方案如下：

步骤S1：对环境光照值进行采集并判断，若小于阈值则判断为黑夜，计算图像平均亮度输出预定的能见度值。若大于阈值则判断为白昼，进入步骤S2；

步骤S2：读入视频图像，提取一帧用来处理；

步骤S3：对图像进行暗通道图的提取，所采用的公式为：

其中，J^c表示色彩图像的每个通道，Ω(x)表示以像素X为中心的一个窗口，暗通道先验理论指出，J^dark是趋近于0；

步骤S4：通过计算机视觉成雾模型进行推导出投射计算公式如下：

其中，I^c(y)是摄取的图像，即待去雾的图像；A^c是全球大气光成分，t(x)为透射率；

步骤S5：采用导向滤波方法得到更精确的透射率图，计算出平均图像的平均投射率值；

步骤S6：将透射率值和光照值作为BP神经网络的输入，计算出能见度值。

在本实施例中，所述的BP神经网络的训练为透射率值和光照值对人眼CIE曲线进行模型的训练，获取最佳网络模型作为能见度计算模型。

在本实施例中，所述的一服务端将运行在Windows或Linux下，为了能对全路段的能见度进行监测，可以通过搭建一个服务器使得能够对各个能见度检测站点进行统一的管理和调度。服务器采用C/S架构，即大家熟知的客户机和服务器结构。充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。服务器的框架如图2所示。为了便于人机交互，采用QT图形开发工具库开发。与各个站点的通信采用socket通信方式。客户端与服务器采用一问一答的连接方式，当服务器端的socket监听到或者接收到客户端socket的连接请求，它就响应客户端socket的请求，建立一个新的线程，把服务器端socket的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，连接就建立好了。而服务器端socket继续处于监听状态，继续接收其他客户端socket的连接请求。各个能见度站点实时上传当前的能见度值、地理位置信息和运行日志信息等，传输数据可以采用JSON轻量级的数据交换格式或者是xml格式。同时服务器还会搭建一个嵌入式数据库SQLite3，是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统。通过数据库可以很方便对数据进行管理和查询，更重要的是保护数据。

值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于设计通信软体不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。