基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法与流程

本发明涉及属于公路隧道照明技术领域，具体涉及一种基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法。

背景技术：

目前，我国隧道照明大多数采用高压钠灯，高压钠灯是目前公路隧道照明中使用最多的光源，其寿命长、发光效率高，并且透雾性能好，但是由于高压钠灯属于气体光源，其点亮与熄灭都需要时间，所以对于高压钠灯的开与关需要间隔一定时间，不能过于频繁。并且高压钠灯在显色性、辐射形式、功率规格、视觉敏感特性、亮度智能控制、节能等方面均存在许多不足。高压钠灯照明系统一般来说只有3～5级的有极调控，由于隧道内车流量变化比较大，而高压钠灯的亮度不能频繁的调节，所以造成能源的部分浪费。近年来，针对高压钠灯的智能节能技术得到一定应用，比如针对高压钠灯的节能控制器，和变功率调节方法等，但是实践证明，这些方法的节能效果并不明显，调控范围有限，且性价比不高，还具有很大的改善潜力。

隧道照明既与隧道所允许的行车速度、车流量等指标有关，又与隧道所处方位、洞外亮度、色温等自然地理条件密切相关，这就要隧道灯具能够提供与此相适应的照明亮度和色温，即照明设施要具备调光调色功能，所以需要一种智能、有效的隧道内灯亮度和色温的调节方式十分有必要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法，包括上位机、控制器、直流电流放大器、亮度检测器、红外摄像检测器、色温检测器、led隧道灯组，

具体采用如下步骤对隧道内光色进行调节：

s1检测隧道外的光环境：用亮度检测器来检测隧道外白天的光照强度，用色温检测器来检测隧道外的色温。

s2检测隧道外车辆信息：车辆信息包括车次和车辆速度，用红外摄像检测器用来检测车辆速度和车次，具体包括如下步骤：

s21车辆图像的预处理：将图像灰度化后，再对图像进行中值滤波去噪，获得预处理图像；

s22检测来车及计数：采用背景帧差法判断是否有车，将无车辆经过的图像作为背景图片，并把当前图片与背景图片进行差分，与背景模型匹配的像素称为背景像素bk(x,y),不匹配的像素则称为前景像素fk(x,y),经过阈值t划分，可得到目标的二值化图像：dk(x,y)＝|fk(x,y)-bk(x,y)|，

采用相邻帧差法计算行车数量：

dn(x,y)＝|fn(x,y)-fn-1(x,y)|，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；

s23车速计算：采用背景差分和帧差分相结合的视频目标提取算法来计算车辆的通行速度：在一帧图像中选择一组在运动中形状不变的特征点，与相邻下一帧中的同类特征点作匹配，根据相邻两帧图像中的特征点移动的位移量求得车辆运动的时间，再依据位移量dn(x,y)和时间t，即可计算出车速：

由于位移量dn(x,y)＝|in(x,y)-in-1(x,y)|,因此车速

步骤s2中通过红外摄像检测器处理的车辆信息准确、可靠，可以为控制器(plc)提供准确的调节信息，并且处理步骤简单、计算量小，可以更加快速的提供车辆信息。以上车辆信息的处理方法在隧道灯色温、亮度调节过程中首次应用，使得隧道内的光环境调节更加合理化、智能化以及科学化。

s3将步骤s1和步骤s2中的亮度检测器、色温检测器和红外摄像检测器检测到的信号，经过a/d转换，再经过电流放大器，输入控制器中；

s4控制器根据采集到的信号，输出数字量，转换成直流电压信号对led隧道灯组进行调控。

进一步的，在步骤s3中，控制器接收步骤s1的信息的频率是每十分钟接收一次。用于及时更新调节隧道灯组的参数。

进一步的，所述控制器为plc。

进一步的，所述的隧道灯组是变色温的led隧道灯组。其色温是根据色温检测器检测到的隧道外色温的情况而变化，色温检测器需要每十分钟向plc传送一次隧道外色温检测值，当隧道外色温水平较低如能见度较低的雾天时，隧道灯组的光源转换为黄色型低色温光源，增强照明光的穿透性，减小隧道内外色温及显色指数的差异，有利于驾驶视认，提高行车安全。

进一步的，还包括上位机，所述上位机与控制器之间通过以太网连接通信。

进一步的，所述上位机为电脑和或手机。

本发明的技术效果是：

本发明结合红外摄像检测器处理的检测车辆信息、通过亮度检测器和色温检测器检测隧道外的环境信息，以plc控制器为核心对采集的信号进行处理，从而控制照明设备，最终实现照明的智能控制。

该调节方法减少了电能的损耗和提升了隧道灯的使用寿命，并且降低了“白洞”与“黑洞”效应对驾驶员的影响，提高了行车安全性。另外，本发明中还通过以太网将plc于上位机连接，以便实现远距离的智能调控。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是本发明基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法的硬件架构图。

图2是本发明基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的不当限定。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，一种基于光感应和车辆检测的隧道灯调光调色方法，包括控制器(plc)、直流电流放大器、亮度检测器、红外摄像检测器、色温检测器、led隧道灯组(变色温led隧道灯组)。

如图2所示，系统启动自检，打开亮度检测器、色温检测器和红外摄像检测器，其中亮度检测器用来检测隧道外白天的光照强度，色温检测器用来检测隧道外的色温。

所述的亮度检测器需要每十分钟向控制器(plc)传送一次隧道外白天光照强度的检测值，用于及时更新调节隧道灯组的参数。

所述的led隧道灯组是变色温的led隧道灯组，其色温是根据色温检测器检测到的隧道外色温的情况而变化，色温检测器同样是需要每十分钟向控制器(plc)传送一次隧道外色温检测值。

假如隧道外色温水平较低如能见度较低的雾天时，隧道灯组的光源转换为黄色型低色温光源，增强照明光的穿透性，减小隧道内外色温及显色指数的差异，有利于驾驶视认，提高行车安全。

红外摄像检测器用来检测是否有车、车辆速度和车次。所述的红外摄像检测器安装在隧道口外并与隧道口有一定距离，红外摄像检测器将采集到的视频信息进行图像处理具体包括如下步骤：

s21车辆图像的预处理：将图像灰度化后，再对图像进行中值滤波去噪，获得预处理图像；

s22检测来车及计数：采用背景帧差法判断是否有车，将无车辆经过的图像作为背景图片，并把当前图片与背景图片进行差分，与背景模型匹配的像素称为背景像素bk(x,y),不匹配的像素则称为前景像素fk(x,y),经过阈值t划分，可得到目标的二值化图像：

dk(x,y)＝|fk(x,y)-bk(x,y)|，

采用相邻帧差法计算行车数量：

dn(x,y)＝fn(x,y)-fn-1(x,y)|，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；

s23车速计算：采用背景差分和帧差分相结合的视频目标提取算法来计算车辆的通行速度：在一帧图像中选择一组在运动中形状不变的特征点，与相邻下一帧中的同类特征点作匹配，根据相邻两帧图像中的特征点移动的位移量求得车辆运动的时间，再依据位移量dn(x,y)和时间t，即可计算出车速：

由于位移量dn(x,y)＝|in(x,y)-in-1(x,y)|,因此车速

这里亮度检测、器色温检测器和红外摄像检测器将检测到的信号，经过a/d转换，再经过电流放大器，输入控制器(plc)，控制器(plc)根据采集到的信号，输出数字量，转换成直流电压信号对led灯进行无极调控。

另外还包括上位机(计算机和或手机)，上位机与控制器(plc)之间通过以太网进行连接通信，可以实现对隧道内照明灯组的远程控制。

本发明中结合了隧道照明与隧道所允许的行车速度、车流量等指标相，又结合了与隧道所处方位、洞外亮度、色温等自然地理条件相关信息，提供一种有效、智能的隧道照明系统的调节方法，使隧道灯具组能够提供与上述信息相适应的照明亮度和色温，减少了电能的损耗和提升了隧道灯的使用寿命，并且降低了“白洞”与“黑洞”效应对驾驶员的影响，提高了行车安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。