一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统及检测方法与流程

技术特征：

1.一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统，其特征在于：包括开关电源、摄像机、上位机、标准亮度仪、嵌入式处理器；所述摄像机设置焦距、光圈、曝光时间可调的镜头，用于根据需要调节焦距、光圈和曝光时间；所述上位机用于实时显示视频画面，根据视频画面调整安装角度、选取符合20°视场角的图像区域和发送摄像机的焦距调节指令；所述标准亮度仪是测量值的精准度得到国际认可的亮度测量设备；所述嵌入式处理器包括BT.1120接口、RS485接口、RJ45接口；所述开关电源与嵌入式处理器和摄像机相连；所述摄像机与嵌入式处理器相连；所述标准亮度仪与上位机相连；所述上位机与嵌入式处理器相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统，其特征在于：所述嵌入式处理器的RS485接口与485光端机相连；所述485光端机与调光控制系统相连；所述嵌入式处理器与网络光端机相连；所述网络光端机与视频监控平台相连。

3.权1所述的一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)摄像机将隧道洞口的视频流传输至嵌入式处理器；

(2)嵌入式处理器将接收到的视频流通过网络传输至上位机，根据上位机显示的画面调整安装角度；

(3)上位机通过网络将摄像机的焦距调节指令发送至嵌入式处理器，由嵌入式处理器控制摄像机调节焦距直至画面大部分区域属于洞外为止，记录此时的焦距参数J1；

(4)上位机选取符合20°视场角要求的隧道洞外图像区域R1，并将该区域的原点坐标与半径数据回传至嵌入式处理器；

(5)上位机通过网络将摄像机的焦距调节指令发送至嵌入式处理器，由嵌入式处理器控制摄像机调节焦距直至画面大部分区域属于洞内为止，记录此时的焦距参数J2；

(6)上位机选取符合20°视场角要求的隧道洞内图像区域R2，并将该区域的位置坐标回传至嵌入式处理器；

(7)使用标准亮度仪和上位机对摄像机的参数v、m进行标定，上位机根据公式D＝vlg H+m对lg H、D的数值进行线性拟合，其中D为所选图像区域Y分量的平均亮度值，v为反差系数；m为截距，代表直线与y轴交点的纵坐标；

(8)嵌入式处理器根据公式其中，T为摄像机曝光时间，F为摄像机光圈，D为所选图像区域Y分量的平均亮度值，v、m为步骤(7)参数标定的参数，则可实时计算出亮度值B；

(9)嵌入式处理器通过RS485接口将洞外亮度值实时传输至调光控制系统，并每隔10分钟将焦距切换至J2状态，计算此时洞内亮度并通过RS485接口传输至调光控制系统，然后再将焦距切换至J1状态对洞外亮度进行监控；

(10)嵌入式处理器通过网络光端机将视频流传输至视频监控平台，方便实现远程监控、维护、程序升级更新。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤(1)中的视频流是YUV视频流；所述YUV是一种图像格式，由3个分量组成，其中Y是亮度分量，U、V为色差分量，亮度分量、色差分量都由8位二进制数表示，其取值范围为00000000～11111111，即0～255。

5.根据权利要求3所述的一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤(7)包括以下步骤：

1)嵌入式处理器根据设定的阈值调节摄像机的曝光时间T和光圈F；

2)上位机接收并记录标准亮度仪在不同时间段的亮度值B，同时嵌入式处理器计算所选图像区域Y分量在不同时间段的平均亮度值D并通过网络传输至上位机保存；

3)上位机根据公式求取lg H数值并做好记录，其中T为摄像机曝光时间，F为摄像机光圈，B为标准亮度仪测出的亮度值，T、F、B均为已知参数；

4)上位机根据公式D＝vlg H+m，其中，v为反差系数，lg H已由步骤(3)求取，D为所选图像区域Y分量的平均亮度值，lg H、D均为一一对应已知数值，则可以对lg H、D的数值进行线性拟合，根据拟合结果即可求出参数v和m，并通过网络将参数v、m发送至嵌入式处理器。

6.根据权利要求5所述的一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统的检测方法，其特征在于：所述步骤1)中设定的阈值为阈值T_H＝80％Y_max、T_L＝20％Y_max；其中Y分量的取值范围为0～255。