采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及公路隧道照明技术领域，尤其是一种采用红外摄像图像解析法控制隧 道照明条件的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在高速公路隧道照明智能控制系统运行中，准确检测通过隧道节点的车辆的数 量、最快车辆的车速，是实现隧道"车近灯亮、车过灯灭、依据车速提供合适照明"，在保证隧 道内行车安全的前提下有效节能的关键技术。智能照明控制系统的首要目标是保证隧道内 安全行车，其次才是节能。准确判断来车信息非常重要，目前有采用过地磁法、红外对射、超 声波、微波雷达等方法检测，但是，效果并不理想。比如地磁检测，在实践中，车辆通过某检 测点时可能骑着分道线跑（隧道中超车，交规不允许但实际是有的)，判断结果有两辆车，而 下一检测点只检测到一辆车通过，系统认为有车在该路段抛锚，于是将该路段设置为"长明 灯"，并将某车道设置为"禁止通行"，后果非常严重。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是：提供一种采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法及 装置，它准确性高，在保证隧道内行车安全的前提下有效节能，克服隧道常明灯照明系统的 过度照明或照明不足问题，为驾驶员提供良好的行车环境，以提高隧道行车的安全性，以克 服现有技术的不足。 本发明是这样实现的：采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法，在高速公 路隧道中设置检测点，在每个检测点都安装红外摄像头以采集通行车辆的视频信息，再将 采集的视频信息进行图像处理，以获取图像的特征信息，所述的特征信息包含是否有车通 过检测点、来车的数量、以及来车的最快行车速度；以此数据作为LED隧道灯照明亮度调整 的控制参数。 所述的将采集的视频信息进行图像处理具体包括如下步骤： 1) 车辆图像的预处理：将图像灰度化后，再对灰度化的图像进行去噪，获得预处理图 像； 2) 检测来车及计数：背景帧差法提取的数据正好用来判断是否有车，而采取相邻帧差 法还可提取车辆运行的位移信息；
检测对象单位时间内的计数结果即为通过该检测点的行车数量； 3) 车速计算：采用背景差分和帧间差分相结合的视频目标提取算法来计算车辆的通行 速度；
4) 信息编码：根据采集到的节点编号、来车数量及来车速度三个特征信息进行编码，以 该编码作为LED隧道灯照明亮度调整的控制参数。 所述的图像灰度化是对图像的三个分量进行加权平均得到最终的灰度值，所采用 的方法有分量法、最大值法、平均值法或加权平均法。所述的图像去噪采用均值滤波或中值 滤波。 红外隧道照明控制装置，包括红外摄像头，红外摄像头与DSP实时图像处理装置连接，DSP实时图像处理装置与灯具控制器连接，灯具控制器与LED隧道灯组连接。 由于采用了以上技术方案，本发明利用红外摄像来获得视频信息，可以最大限度的避 免不同车灯照明带来的隧道行车图像及其背景的变化，有利于降低后期图像处理的难度， 将采集的视频信息进行图像处理后，获取图像的特征信息，通过背景帧差法提取的数据正 好用来判断是否有车，而采取相邻帧差法还可提取车辆运行的位移信息，两者结合可以更 加准确的判断是否有来车，且能获得来车的其它数据信息；基于背景差分和帧间差分相结 合的视频目标提取算法来计算车辆速度；最后将特征信息进行编码后作为LED隧道灯照明 亮度调整的控制参数。这样的方式准确性高，实现隧道"车近灯亮、车过灯灭"，在保证隧道 内行车安全的前提下有效节能；克服隧道常明灯照明系统的，过度照明或照明不足问题，为 驾驶员提供良好的行车环境，以提高隧道行车的安全性。本发明方法简单，易于实施，所采 用的装置结构简单，成本低廉，使用效果好。 【附图说明】， 附图1为本发明的结构示意图。 【具体实施方式】， 本发明的实施例：采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法，在高速公路较 长隧道中设置多个检测点，在每个检测点都安装红外摄像头以采集通行车辆的视频信息， 再将采集的视频信息进行图像处理，以获取图像的特征信息，所述的特征信息包含是否有 车通过检测点、来车的数量、以及来车的最快行车速度；以此数据作为LED隧道灯照明开关 及亮度调整的控制参数。 所述的将采集的视频信息进行图像处理具体包括如下步骤： 1) 车辆图像的预处理：将图像灰度化后，再对灰度化的图像进行去噪，获得预处理图 像；摄像头采集的图像质量会受各种因素的影响，因此有必要对原始的采集图像进行预处 理，以提高图像的质量，有利于对图像内容的进一步分析； ①图像灰度化：是对图像的三个分量进行加权平均得到最终的灰度值；本实施例 以最大值法为例，采用最大值方法让特征参数凸显：
2) 检测来车及计数：背景帧差法提取的数据正好用来判断是否有车，而采取相邻帧差 法还可提取车辆运行的位移信息；两者结合可以更加准确的判断是否有来车，且能获得来 车的其它数据信息。
检测对象单位时间内的计数结果即为通过该检测点的行车数量； 3) 车速计算：采用背景差分和帧间差分相结合的视频目标提取算法来计算车辆的通行 速度；
4) 信息编码：根据采集到的节点编号、来车数量及来车速度三个特征信息进行编码，以 该编码作为LED隧道灯照明开关及亮度调整的控制参数。 信息编码用以集成利用算法获取的、单位时间内车辆通过隧道的"节点编号、来车数 量、来车速度"三个信息；其"有车"开启照明、"行车速度"用以调整隧道灯的照明亮度（以 最快车辆信息为准)、"来车数量"用于判断经过本节点的车辆是否都进入下一路段(尤其是 通过本检测点时的并行车辆、连续跟进车辆)，编码如表1所示：
本发明有两个重点： 1、 检测并计量通过隧道节点的车辆的准确数量。 (1) 控制系统用其判断是否有车通过本隧道路段，有车，则开启相应路段的LED隧道灯 照明。 (2) 控制系统用其判断通过本节点的车辆是否都进入到下一路段了。如果下一个节点 检测到来车已经完全通过，且本路段没有继续来车，系统可以关闭该隧道路段的LED隧道 灯照明；在设定的时间到了后，还没有检测到车过完，系统即将这一隧道路段设置为长明灯 (认为有车在该路段内停摆)，并主动发出报警。 目标：实现隧道"车近灯亮、车过灯灭"，在保证隧道内行车安全的前提下有效节能。 2、 计算通过节点的车辆的车速。 在隧道中，不同的行车速度，驾驶员对隧道照明亮度的需求是不一样的。系统检测通过 该节点的、最快车辆的车速，此数据作为LED隧道灯照明亮度调整的控制参数，并且在该路 段LED隧道灯关闭之前，一直保持；有更快车辆到来，该数据要刷新。 目标：克服隧道常明灯照明系统的，过度照明或照明不足问题，为驾驶员提供良好的行 车环境，以提高隧道行车的安全性。 红外隧道照明控制装置的结构如图1所示，包括红外摄像头1，红外摄像头1与DSP实 时图像处理装置2连接，DSP实时图像处理装置2与灯具控制器3连接，灯具控制器3与LED 隧道灯组4连接。 本发明所述并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技 术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。显然本领域的技术人员可 以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些 修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术范围内，则本发明也意图包含这些改动和变 型在内。
【主权项】
1. 一种采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法，其特征在于：在高速公路 隧道中设置检测点，在每个检测点都安装红外摄像头以采集通行车辆的视频信息，再将采 集的视频信息进行图像处理，以获取图像的特征信息，所述的特征信息包含是否有车通过 检测点、来车的数量、以及来车的最快行车速度；以此数据作为LED隧道灯照明开关及亮度 调整的控制参数。2. 根据权利要求1所述的采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法，其特征 在于：所述的将采集的视频信息进行图像处理具体包括如下步骤： 1) 车辆图像的预处理：将图像灰度化后，再对灰度化的图像进行去噪，获得预处理图 像； 2) 检测来车及计数：背景帧差法提取的数据正好用来判断是否有车，而采取相邻帧差 法还可提取车辆运行的位移信息；检测对象单位时间内的计数结果即为通过该检测点的行车数量； 3) 车速计算：采用背景差分和帧间差分相结合的视频目标提取算法来计算车辆的通行 速度；4)信息编码：根据采集到的节点编号、来车数量及来车速度三个特征信息进行编码，以 该编码作为LED隧道灯照明亮度调整的控制参数。3. 根据权利要求2所述的采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法，其特征 在于：所述的图像灰度化是对图像的三个分量进行加权平均得到最终的灰度值，所采 用的方法有分量法、最大值法、平均值法或加权平均法， 所述的图像去噪采用均值滤波或中值滤波。4. 一种采用如权利要求1所述的方法的红外隧道照明控制装置，包括红外摄像头（1)， 其特征在于：红外摄像头（1)与DSP实时图像处理装置（2)连接，DSP实时图像处理装置（2) 与灯具控制器（3)连接，灯具控制器（3)与LED隧道灯组（4)连接。
【专利摘要】本发明提供了一种采用红外摄像图像解析法控制隧道照明条件的方法及装置。本发明利用红外摄像来获得视频信息，可以最大限度的避免不同车灯照明带来的隧道行车图像及其背景的变化，有利于降低后期图像处理的难度，将采集的视频信息进行图像处理后，获取图像的特征信息，最后将特征信息进行编码后作为LED隧道灯照明亮度调整的控制参数。这样的方式准确性高，实现隧道“车近灯亮、车过灯灭”，在保证隧道内行车安全的前提下有效节能。本发明方法简单，易于实施，所采用的装置结构简单，成本低廉，使用效果好。
【IPC分类】G06K9/00, H05B37/02
【公开号】CN105050234
【申请号】CN201510192996
【发明人】李良荣, 李震
【申请人】贵州大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月22日