一种基于多组合补光灯的智能交通电警控制方法与流程

1.本发明涉及交通补光灯领域，具体是一种基于多组合补光灯的智能交通电警控制方法。


背景技术：

2.在智能交通领域的电警应用中，采用多个led频闪灯进行补光的方式，为了获得清晰的视频图像。根据环境光的不同，去配置多个led频闪灯进行补光；
3.以上的补光方式存在以下问题：
4.1、在城乡交通十字路口，环境背景光强度千差万别，需要根据不同的环境光，去配置多个led频闪灯进行补光；往往在补光不足的情况下，增加补光灯数量，而增加后，又使补光过强，造成图像不清晰。通常采用调节补光灯角度来配置合适的补光强度，这样调试即复杂又浪费能源。
5.2、在下列情况下，会造成造成相机逆光工作：在夜晚车辆通过时使用远光灯时直射在相机上；在白天在东西走向的路口，在特定的时段，直射的阳光照射在相机上；由于相机工作在逆光状态，造成相机爆光过大，而使图像不清晰而模糊。
6.3、在东西走向的路口，在特定的时段，阳光斜射在汽车牌照上，使得汽车牌照一半暴露在强光下，造成汽车牌照图像不清晰，以至无法识别牌照。行业上称之为“阴阳牌照”现象。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于多组合补光灯的智能交通电警控制方法，通过设置逆光检测电路配合多组合补光灯的控制，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种基于多组合补光灯的智能交通电警控制方法，包括：
10.所述补光灯包括通过微处理器进行控制的白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组，所述控制方法包括如下步骤：
11.s1、对抓拍地段的环境光强度、相机逆光强度以及汽车牌照逆光强度进行感应；
12.s2、当所述环境光强度高于设定域值时，所述补光灯按白天模式工作，执行步骤s3；当环境光强度低于设定阈值时，所述补光灯按夜晚模式工作，执行步骤s4；
13.s3、白天模式下，当环境光强度高于预设值时，白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯处于熄灭状态，不提供补光；当环境光强度低于预设值时，频闪补光灯组工作，提供补光；
14.s4、夜晚模式下，当检测无车辆到达信号时，无论交通信号指示灯在何种状态，使频闪补光灯组在微亮状态进行照明；当检测车辆到达信号时，交通信号指示灯在红灯状态，维持频闪补光灯组在微亮状态不变；当交通信号指示灯由红灯状态转为绿灯状态，频闪补光灯组由低亮向高亮逐渐过渡，并维持在高亮状态；当交通信号指示灯由绿灯转为红灯状
态，补光灯维持5秒钟后，频闪补光灯组回到微亮状态；当在红灯状态，有汽车违章闯红灯时，微处理器接收到相机抓拍信号，控制夜晚补光灯组和驱动频闪补光灯组同时在高亮下进行补光。
15.作为本发明进一步的方案：在s3中对相机逆光强度进行等级计算，得到相应等级，按逆光模式1工作；在s3中对汽车牌照逆光强度进行等级计算，得到相应等级，按逆光模式2工作。
16.作为本发明进一步的方案：在白天模式下，对相机逆光强度进行等级计算，得到相应等级，所述补光灯按白天逆光模式1工作，执行步骤一，所述步骤一包括使相机减小通光量，控制白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行补光。
17.作为本发明进一步的方案：在夜晚模式下，对相机逆光强度进行等级计算，得到相应等级，所述补光灯按夜晚逆光模式1工作，执行步骤二，所述步骤二包括使相机减小通光量，控制夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行补光。
18.作为本发明进一步的方案：在s1中，对汽车牌照逆光强度进行等级计算，得到相应等级，按逆光模式2工作，执行步骤三，所述步骤三包括使相机减小通光量，控制白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行强补光。
19.作为本发明进一步的方案：所述微处理器对相机或汽车牌照逆光强度进行感应，并将逆光强度分成8个逆光等级
△
d。当逆光强度小于阀值时，
△
d取值为1，当逆光强度大于阀值时，按等分计算
△
d分别取值2、3、
…
、8值。
20.所述微处理器通过输出do3口，送出低电平信号指相机的控制信号输入口，爆光时间为低电平的持续时间，低电平的持续时间满足：t＝k1*t0/
△
d；
21.其中：
22.t为低电平的持续时间；
23.k1为比例系数根据相机爆光特性取值；
24.t0为无逆光时的相机爆光时间基值；
25.△
d为逆光等级。
26.作为本发明进一步的方案：所述步骤一和步骤二中补光灯强度根据逆光强度而改变，与逆光强度呈正比。
27.作为本发明进一步的方案：所述相机减小通光量的方式包括减小相机光圈或减少相机曝光时间。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.本发明通过一个多组合补光灯取代常规技术中多个led频闪灯，可根据环境光的不同，设置最佳补光强度。避免因环境光的不同，增加或减少补光灯数量的同时，获得最佳补光效果，与此同时减少设备成本；
30.本发明通过微处理器对相机是否处于逆光状态，根据相机工作逆光状态，控制相机减少进光量，增加摄像对象的补光量，解决当相机工作于逆光时，图像不清晰的问题；
31.本发明通过微处理器对汽车牌照是否处于逆光状态，根据汽车牌照光照光不均匀，控制相机减少进光量，增加摄像对象的强补光量，解决行业中长期存在的“阴阳牌照”的问题，提高汽车牌照的识别率。
附图说明
32.图1为本发明中补光灯系统组成框图；
33.图2为本发明中补光灯的led灯分组图；
34.图3为本发明中抓拍驱动电路原理图；
35.图4为本发明中补光灯的频闪补光灯组工作过程；
36.图5检测电路中各单元的示意图
37.图6检测电路的详细结构示意图
38.图7为逆光传感器的详细结构示意图；
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明实施例中，一种基于多组合补光灯的智能交通电警控制方法，所述补光灯包括通过微处理器进行控制的白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组，所述控制方法包括如下步骤:
41.s1、对抓拍地段的环境光强度、相机逆光强度以及汽车牌照逆光强度进行感应；
42.s2、当所述环境光强度高于设定域值时，所述补光灯按白天模式工作，执行步骤s3；当环境光强度低于设定阈值时，所述补光灯按夜晚模式工作，执行步骤s4；
43.s3、白天模式下，当环境光强度高于预设值时，白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯处于熄灭状态，不提供补光；当环境光强度低于预设值时，频闪补光灯组工作，提供补光；
44.s4、夜晚模式下，当检测无车辆到达信号时，无论交通信号指示灯在何种状态，使频闪补光灯组在微亮状态进行照明；当检测车辆到达信号时，交通信号指示灯在红灯状态，维持频闪补光灯组在微亮状态不变；当交通信号指示灯由红灯状态转为绿灯状态，控制频闪补光灯组的驱动电流由小到大，频闪补光灯组由低亮向高亮逐渐过渡，并维持在高亮状态；当交通信号指示灯由绿灯转为红灯状态，补光灯维持5秒钟后，频闪补光灯组回到微亮状态；当在红灯状态，有汽车违章闯红灯时，微处理器接收到相机抓拍信号，控制夜晚补光灯组和驱动频闪补光灯组同时在高亮下进行补光，为相机抓拍违章图像补光。
45.上述所述的白天模式下，所述微处理器经数模转换口dac0、dac1输出0v控制电压，控制白天补光灯组、夜晚补光灯组在熄灭状态，经开关量输出do0、do1输出低电平,频闪补光灯组熄灭状态。
46.下面结合图1、图2及图4对白天模式的原理进行说明：
47.白天模式下,微处理器通过i/o口送出如下信号：
48.频闪补光灯组：微处理器输出两路开关量信号，一路由do1口输出至频闪充电电路的q1开关管，一路输出由do2送至频闪驱动电路的q2开关管，由于do1、do2输出低电平,使q1和q2在截止状态，频闪补光灯组在熄灭状态。
49.夜晚补光灯组：微处理器经dac1口输出一路模拟量信号vob，输出至驱动电路a的
运算放大器ic1的正向输入端，经放大后驱动q3场效应管，当vob为0v,q3场效应管截止,该回路无电流流过,夜晚补光灯组熄灭。
50.白天补光灯组：微处理器经dac0口输出一路模拟量信号voa，输出至驱动电路b的运算放大器ic2的正向输入端，经放大后驱动q4场效应管，当voa为0v,q4场效应管截止,该回路无电流流过,白天补光灯组熄灭。
51.上述所述夜晚模式下，所述微处理器先接收到车辆到达信号和交通信号为绿灯后，控制频闪补光灯组进行亮度逐步增大，一直持续到红灯后，延迟5秒后，再熄灭。在红灯时，若有车辆通过，微处理器接收到相机抓拍信号时，再控制频闪补光灯组和夜晚补光灯组同时亮起进行补光，对违章车辆进行抓拍。
52.所述夜晚模式的具体补光步骤为：
53.所述微处理器接收到车辆到达信号，此时交通信号为红灯时，微处理器do1、do2口输出低电平，dac0、dac1输出低电压，q1、q2、q3、q4管截止，补光灯各组全部熄灭。当交通信号为绿灯时，微处理器do1、do2口输出脉冲信号，q1、q2管工作，频闪补光灯组受电容电压控制，驱动电流由小到大，频闪补光灯组由低亮向高亮逐渐过渡，该亮度一直维持到交通信号为红灯后5秒熄灭。
54.在频闪补光灯组补光强度不足的情况下，可开启夜晚补光灯组；
55.夜晚补光灯组：微处理器经dac1口输出一路模拟量信号vob，输出至驱动电路a的运算放大器ic1的正向输入端，经放大后驱动q3场效应管，驱动电流与vob电压成正比，vob电压越大，夜晚补光灯组亮度越强。
56.当交通信号为红灯时，有车辆通过违章时，所述微处理器接收到相机抓拍信号，经dac1口输出vob电压，频闪补光灯组和夜晚补光灯组同时补光，对违章车辆抓拍。
57.所述s1中对抓拍地段的逆光强度进行感应，设置在相机保护外壳内的逆光传感器进行相机逆光检测，在车辆行驶的逆方向上，按阳光直射到汽车尾部牌照的角度安装逆光传感器进行汽车牌照逆光检测。若相机处于逆光状态，所述微处理器输出二路控制信号，一路信号控制相机，使相机减少曝光时间，即减小光通量，一组信号送多组合补光灯，具体为：在s3中，在白天模式下，当所述相机逆光强度高于设定阈值，所述补光灯按白天逆光模式1工作，所述微处理器接输出二路控制信号，一路信号控制相机，使相机减小光圈或减小爆光时间，即减小通光量，控制白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行补光。
58.在s4中，在夜晚模式下，当所述相机逆光强度高于设定阈值，所述补光灯按夜晚逆光模式1工作，执行步骤二；所述步骤二包括使相机减小通光量，控制夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行补光，补光强度根据逆光强度而改变，与逆光强度呈正比。
59.在相机处于逆光状态下，具体补光步骤为：
60.所述微处理器接对相机逆光进行感应，并将逆光强度分成8个逆光等级
△
d。当逆光强度小于阀值时，d取值为1，当逆光强度大于阀值时，按等分计算
△
d分别取值2、3、
…
、8值。
61.所述微处理器通过输出do3口，送出低电平信号指相机的控制信号输入口，爆光时间等于低电平的持续时间。低电平的持续时间按下列公式计算：t＝k1*t0/
△d62.其中：
63.t为低电平的持续时间；
64.k1为比例系数根据相机爆光特性取值；
65.t0为无逆光时的相机爆光时间基值；
66.△
d为逆光等级；
67.逆光状态根据环境光不同，分为夜晚逆光和白天逆光。
68.a、所述夜晚逆光模式1中具体的补光步骤为：
69.在夜晚逆光场景，频闪补光灯组和夜晚补光灯组还按上述夜晚过程工作，只是根据逆光强度等级，相应增加频闪补光灯组的充电电压和夜晚补光灯组的驱动电流。即通过微处理器的do1口输出的充电脉冲的持续时间增大频闪补光灯组的驱动电压也增大，通过微处理器经dac1口输出vob的电压值，增加夜晚补光灯组的驱动电流，vob电压越大，夜晚补光灯组亮度越强。
70.控制夜晚补光灯亮度电压vob按下列公式计算：vob＝k1*k2*v0*
△d71.其中：
72.vob为控制夜晚补光灯组亮度的控制电压；
73.k1为系数，根据驱动电路的伏安特性取值；
74.k2为系数，根据led的亮度和电流特性取值；
75.v0为无逆光时的控制输出基值；
76.△
d为逆光等级；
77.b、所述白天逆光模式1中具体的补光步骤为：
78.在白天逆光场景，频闪补光灯组和夜晚补光灯组、白天补光灯组还按上述白天过程工作，即补光灯全部在熄灭状态。当交通信号为红灯时，有车辆通过违章时，所述微处理器接收到相机抓拍信号，经d00、do1口输出控制信号、经dac0、dac1口输出控制电压voa、vob至驱动电路a的运算放大器ic1的正向输入端，经放大后驱动q3、q4场效应管，驱动频闪补光灯组、夜晚补光灯组、白天补光灯组同时补光，对违章车辆抓拍。频闪补光灯组、夜晚补光灯组控制为高亮补光，白天补光灯组voa输出电压与逆光等级相关。即逆光等级越高,voa输出电压越大，补光强度越强。
79.控制白天补光灯组亮度电压voa按下列公式计算：voa＝k1*k2*v0*
△d80.其中：
81.voa为控制白天补光灯组亮度的控制电压；
82.k1为系数根据驱动电路的伏安特性取值；
83.k2为系数根据led的亮度和电流特性取值；
84.v0为无逆光时的控制输出基值；
85.△
d为逆光等级；
86.在汽车牌照处于逆光状态下，具体补光步骤为：所述微处理器通过输出do3口，送出低电平信号指相机的控制信号输入口，爆光的时间或爆光的光圈大小与低电平的持续时间成正比。
87.所述微处理器接对汽车牌照逆光强度进行感应，并将逆光强度分成8个等级逆光等级
△
d。当逆光强度小于阀值时，d取值为1，当逆光强度大于阀值时，按等分计算
△
d分别取值2，3、
…
、8值。
88.所述微处理器通过输出do3口，送出低电平信号指相机的控制信号输入口，爆光的
时间等于低电平的持续时间。低电平的持续时间按下列公式计算：t＝k1*t0/
△d89.其中：
90.t为低电平的持续时间；
91.k1为比例系数根据相机爆光特性取值；
92.t0为无逆光时的相机爆光时间基值；
93.△
d为逆光等级。
94.其具体补光步骤的微处理器控制信号输出通过相应的输出口控制频闪补光灯组、夜晚补光灯组和白天补光组工作高强补光,在此不在赘述。综上，克服逆光的方法是降低相机的进光量,加大被摄对象的补光强度,以达到获取清晰图象的目的。
95.下述结合图3对夜晚补光组和白天补光组工作过程进一步介绍：
96.所述驱动电路b驱动夜晚补光灯组的工作电流与驱动信号vob成正比，微处理器经dac1口输出的vob，送入前级放大其ic2的同相端,经驱动极ic1输出驱动q3,加在q3的栅极电压越高,流过夜晚补光灯组的工作电流越大,补光强度也越大。经采样电阻rs获得反馈电压vib，输出至微处理器的adc1口，微处理器对此进行比较，调整vob的输出，稳定夜晚补光灯组工作电流；夜晚补光灯组的补光时间由信号vob的持续时间决定。
97.所述驱动电路a驱动夜晚补光灯组的工作电流与驱动信号voa成正比，微处理器经dac0口输出的voa，送入前级放大其ic2的同相端,经驱动极ic1输出驱动q4,加在q4的栅极电压越高,流过白天补光灯组的工作电流越大,补光强度也越大。经采样电阻rs获得反馈电压via，输出至微处理器的adc0口，微处理器对此进行比较，调整voa的输出，稳定白天补光灯组工作电流；白天补光灯组的补光时间由信号voa的持续时间决定。
98.下述结合图4对夜晚模式下频闪补光灯组的工作过程进行介绍：
99.抓取相机的相机频闪信号实时输出至微处理器的输入口di1，首先若相机频闪信号为正跳变脉冲序列，则经微处理器倒相后，在其低电平t2持续时间内，插入脉冲序列；若相机频闪信号是负跳变脉冲序列，则微处理器在其高电平t2持续时间内，插入脉冲序列。
100.脉冲序列作为充电驱动信号由微处理器经do1口输出，经电平转换电路，控制频闪充电电路的q1开关管对电容c充电，当前充电电压输出至微处理器adc3口，该电压值与充电电压vc成正比，当充电电压vc达到设定值时，do1停止脉冲序列的输出，q1截止而停止充电。
101.由微处理器do2口输出相机频闪信号，经电平转换电路，引至q2开关管，在相机频闪信号的正脉冲t1期间，q2导通、q1截止，频闪补光灯组的工作电流由充电电压vc决定，控制充电电压vc，便可实现对频闪补光灯组亮度的控制。
102.由上述工作过程可知，在t2脉冲持续时间，由电源对电容c充电，在t1脉冲持续时间由电容c对频闪补光灯组放电，周而复始，频闪补光灯组的频闪频率与相机保持同步，频闪补光灯组的亮度与电容c的充电电压vc成正比，由此通过充电电压可控实现频闪补光灯组亮度可控。
103.当有车辆到达时并交通信号灯为绿灯时，微处理器输出控制信号，控制频闪充电的电压，使充电电压由小到大，频闪补光灯组由低亮向中亮度过渡。该亮度一直维持到交通信号灯由绿灯转为红灯并持续5秒中后当车辆全部通过时，频闪补光灯组回到熄灭状态。
104.在s1中，当阳光斜射强度高于设定阈值时，所述补光灯按逆光模式2工作，执行步骤三，所述步骤三包括使相机减小通光量，控制白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯
组组合进行强补光。
105.由于多组合补光灯可调可控，频闪补光灯组的高亮度可根据环境光的不同，在有些路段，频闪补光灯组补光不足时，可开启夜晚补光灯组进行补光，以达到最佳补光效果。所述步骤一和步骤二中补光灯强度根据环境光强度而改变。所述相机减小通光量的方式包括减少相机曝光时间。
106.本发明通过一个多组合补光灯取代常规技术中led频闪灯，可根据环境光的不同，设置最佳补光强度。避免因环境光的不同，增加或减少补光灯数量的同时，获得最佳补光效果，与此同时减少设备成本；通过微处理器对相机是否处于逆光状态进行判断，根据相机工作逆光状态，控制相机减少进光量，增加摄像对象的补光量，解决当相机工作于逆光时，图像不清晰的问题；通过微处理器对汽车牌照是否处于逆光状态，根据汽车牌照光照光不均匀，控制相机减少进光量，增加摄像对象的强补光量，解决行业中长期存在的“阴阳牌照”的问题，提高汽车牌照的识别率。
107.逆光传感器包括逆光检测检测电路，所述逆光检测电路包括：信号传感单元，用于接收逆光光强信号以及背景光光强信号并转为电信号输出；信号调理单元，用于将光电信号进行滤波处理；信号运算单元，用于接收逆光电信号以及背景光电信号并输出补光信号，以及信号输出单元，用于为adc模数转换提供低阻的信号源。
108.如图6所示，所述信号传感单元包括二路传感器l0、l1以及负载电阻r0、电位器w，所述l0用于完成对逆光的检测，所述l1完成对背景光的检测，在无逆光时，调节电位器w，使得adc4、adc5为0v输出。所述信号调理单元包括由双运算放大器ic1、r1、r2、r3、r4、c1、c2、c3、c4组成的低通滤波器，用于抑制信号的波动。
109.所述信号运算单元由双运算放大器ic2、r5、r6、r7、c5组成，由信号运算单元将入射逆光信号和背景光信号做差分运算，经信号运算单元处理后，使得输出信号正比于入射逆光信号强度。所述信号输出单元可以为但不仅限于电压跟随器，由ic2、r8、c6组成，为adc模数转换提供低阻的信号源。
110.如图7所示，所述用于车牌逆光检测的圆筒安装在相机的保护外壳内，所述圆筒套安装倾斜角度与与阳光斜射到汽车尾部车牌倾斜角度一致。l0用于对入射的逆光进行检测，l1用于对套内的环境光进行检测。r为圆筒套的半经，其半经以10～15mm为宜。圆筒套内设有螺纹型槽并涂设黑色涂层，使得进入套内的杂散光定向反射和吸收而不至于进入传感器l0和l1，影响l0和l1对真实逆光以及真实背景光光强信息的采集。
111.上述设置l0和l1两条检测电路的目的是：背景环境光随日照强度的强弱，对逆光检测影响非常大，通过l1对背景环境光检测，并通过差分运算电路，减去该背景环境光，则最终信号输出是逆光的绝对值，可以根据该逆光的绝对值准确判断逆光的强度，控制补光灯进行不同亮度的补光。如果没有对背景环境光检测，所获得逆光输出是相对值，该逆光相对值难以作为控制补光强度的依据，即难以达到逆光时的补光效果。
112.当相机处于逆光状态，所述微处理器接输出二路控制信号，一路信号控制相机，使相机减小爆光时间，即减小光通量。一组信号送多组合补光灯，是夜晚逆光，则控制夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行补光；补光强度根据逆光光强度而改变，与逆光强度呈正比。是白天逆光，则控制白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行补光；补光强度根据逆光强度而改变，与逆光强度呈正比。
113.当汽车牌照处于逆光状态，所述微处理器接输出二路控制信号，一路信号控制相机，使相机减小光圈或减小爆光时间，即减小光通量。一路(组)信号送多组合补光灯，控制白天补光灯组、夜晚补光灯组及频闪补光灯组组合进行强补光；
114.本发明通过对相机以及汽车牌照是否处于逆光状态进行检测，若相机工作逆光状态，控制相机减少进光量，增加摄像对象的补光量，解决当相机工作于逆光时，图像不清晰的问题；另外根据汽车牌照一半暴露在强光下，控制相机减少进光量，增加摄像对象的强补光量，解决行业中长期存在的“阴阳牌照”的问题，提高汽车牌照的识别率。
115.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
116.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。