CN104822196A - 一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及照明装置技术领域，尤其是一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，每个路灯亮度调节子系统包括若干个路灯、1个摄像头和1个远程控制站，若干个路灯共用1个摄像头和1个远程控制站，而无需每个路灯都配置一套，这就大大地节省了硬件成本，解决了现有智能路灯照明系统需要在每个路灯附近安装摄像头并配置后续的视频处理分析模块，每个路灯的控制模块相互孤立，在大范围内要架设该装置需要较高的硬件设备升级费用问题。
Description
技术领域
本发明涉及照明装置技术领域，尤其是一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统。
背景技术
近些年来，随着我国经济迅速发展，能源效率低下、能源结构陈旧已经成为实现经济社会可持续发展所面临的重要问题，在传统的路灯控制方法中，不考虑路灯亮度调整的问题，路灯在开启的状态下总是保持在恒定输入电压下工作，这种控制方式的主要缺陷是，在当深夜凌晨时段，道路上车辆行人稀少，仍采用完全照明显然会造成电能的大量浪费。
现在已有考虑在符合照明行业标准的基础上，尽可能合理地调整路灯亮度，避免不必要的电能消耗的路灯自动亮度调节技术，如中国专利CN102537758A公开了一种光敏智能路灯装置，依靠日出日落规律和光敏传感器感知外界光照条件，根据路灯所在地的照明条件来控制路灯的启动和关闭，或者控制照明的强度，该方案的优点在于结合了当地日出日落规律和明暗感知度来实现对路灯的多时段智能控制，但缺点在于只能按照环境光线的明暗变化来控制路灯的启动和关闭，但对于已开启的路灯，只能按时间段固定控制路灯亮度，不能按照道路人车流量的实际情况自动调节路灯的亮度，不够节能环保；中国专利CN104470161A公开了一种基于目标识别的智能路灯控制系统，依靠视觉技术，对来往目标进行识别，并结合光敏传感器来控制，该方案的优点在于，在小区及行人/车辆流量相对较少的城市干道，采用基于运动目标识别与光敏传感器信号融合的开启触发技术，可以极大限度地节约电能，延长灯具使用寿命，缺点在于需要在每个路灯附近安装摄像头并配置后续的视频处理分析模块，每个路灯的控制模块相互孤立，在大范围内要架设该装置需要较高的硬件设备升级费用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有智能路灯照明系统需要在每个路灯附近安装摄像头并配置后续的视频处理分析模块，每个路灯的控制模块相互孤立，在大范围内要架设该装置需要较高的硬件设备升级费用问题，本发明提供了一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，每个路灯亮度调节子系统包括若干个路灯、1个摄像头和1个远程控制站，若干个路灯共用1个摄像头和1个远程控制站，而无需每个路灯都配置一套，这就大大地节省了硬件成本，解决了现有智能路灯照明系统需要在每个路灯附近安装摄像头并配置后续的视频处理分析模块，每个路灯的控制模块相互孤立，在大范围内要架设该装置需要较高的硬件设备升级费用问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，包括若干个路灯亮度调节子系统，每个路灯亮度调节子系统内设有若干个路灯，每个路灯亮度调节子系统包括：
光敏传感器，每个路灯上均设有1个，用于检测区域内环境光照强度，
1个摄像头，用于采集路灯亮度子系统内的若干个路灯所照射的路面区域内的视频图像信号，
1个远程控制站，远程控制站内设有图像采集处理模块和主控制器模块，
其中，图像采集处理模块用于获取摄像头采集的视频图像信号，并对采集的视频图像信号进行处理与分析，判断视频中是否有行人/车辆经过；主控制器模块，用于获取光敏传感器采集的环境光照强度，判断是否开启路灯并向摄像头供电使其工作，同时用于获取图像采集处理模块的分析结果信号，判断是否进行路灯的亮度调节，并将相应的信号转化为控制信号，
路灯控制器，每个路灯上均设有1个，用于接收主控制器模块发送的相应控制信号，实现路灯的开启或关闭以及亮度调节的控制。
具体地，还设有用于对若干个路灯亮度调节子系统进行统一监控和管理的信息监控服务中心。
具体地，每个路灯亮度调节子系统内部均通过ZigBee网络进行无线通信。
具体地，每个路灯亮度调节子系统与信息监控服务中心之间通过GPRS网络进行无线通信。
具体地，路灯亮度自动调节系统采用多摄像头目标检测、识别与跟踪技术来分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，信息监控服务中心用于对摄像头采集的图像以及对路灯、摄像头和远程控制站的运行状态进行监控，并将监控的信息通过其设有的显示平台进行显示。
具体地，每个路灯亮度子系统之间借助通信网络并通过设有的摄像头及与摄像头对应的远程控制站来分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，信息服务中心用于实现对路灯亮度自动调节系统的总体调度。
具体地，信息服务中心用于实现对所有路灯亮度自动调节子系统监控内的行人/车辆的运动方向和运动轨迹的分析。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，每个路灯亮度调节子系统包括若干个路灯、1个摄像头和1个远程控制站，若干个路灯共用1个摄像头和1个远程控制站，而无需每个路灯都配置一套，这就大大地节省了硬件成本，解决了现有智能路灯照明系统需要在每个路灯附近安装摄像头并配置后续的视频处理分析模块，每个路灯的控制模块相互孤立，在大范围内要架设该装置需要较高的硬件设备升级费用问题，同时能依靠视觉技术，根据道路实际情况调节路灯亮度，尤其是在人车流量较小的时间和路段能够起到更为智能化的调节灯光，进一步达到节能环保的目的；同时本发明在开路灯的同时才开摄像头，其他时候可以不开，这样更为节能环保；还设有用于对若干个路灯亮度调节子系统进行统一监控和管理的信息监控服务中心，各个区域内路灯、摄像头和远程控制站的运行参数可以通过GPRS网络传输到信息服务中心，实现对整个系统的监控和管理，通过分布式的摄像头构成监控网络，借助最新的多摄像头目标检测、识别与跟踪技术，分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，能在大范围内实现路灯在道路无人经过时有效地节约电能、有人经过时适时地提高照明效果的功能，该技术还能进一步实现对特定运动目标的轨迹跟踪，为刑侦提供更好的成像效果和更多的佐证材料，为刑侦提供有力的依据，同时解决了因摄像头在部署时不可避免地会存在观测死角的问题导致的错过亮度调节的最佳时机问题；每个路灯亮度调节子系统内部均通过ZigBee网络进行无线通信，每个路灯亮度调节子系统与信息监控服务中心之间通过GPRS网络进行无线通信，使用方便，工作可靠，成本价格低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统的整体结构示意图；
图2是本发明的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统的路灯亮度调节子系统的组成结构示意图；
图3是本发明的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统的路灯亮度调节子系统内的各模块的交互关系示意图；
图4是本发明的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统的路灯亮度调节子系统的原理框图；
图5是本发明的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统的摄像头存在观测死角的示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1-4所示，一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，包括若干个路灯亮度调节子系统，每个路灯亮度调节子系统内设有若干个路灯，每个路灯亮度调节子系统包括：光敏传感器，每个路灯上均设有1个，用于检测区域内环境光照强度；1个摄像头，用于采集路灯亮度子系统内的若干个路灯所照射的路面区域内的视频图像信号；1个远程控制站，远程控制站内设有图像采集处理模块和主控制器模块，其中，图像采集处理模块用于获取摄像头采集的视频图像信号，并对采集的视频图像信号进行处理与分析，判断视频中是否有行人/车辆经过；主控制器模块，用于获取光敏传感器采集的环境光照强度，判断是否开启路灯并向摄像头供电使其工作，同时用于获取图像采集处理模块的分析结果信号，判断是否进行路灯的亮度调节，并将相应的信号转化为控制信号；路灯控制器，每个路灯上均设有1个，用于接收主控制器模块发送的相应控制信号，实现路灯的开启或关闭以及亮度调节的控制。每个路灯亮度调节子系统内部均通过ZigBee网络进行无线通信；每个路灯亮度调节子系统与信息监控服务中心之间通过GPRS网络进行无线通信，每个远程控制站和每个路灯都配置ZigBee收发装置。
路灯的控制过程包括如下步骤：
(1)通过路灯上安装的光敏传感器，感知环境光照情况，如果光照足够，则无需开启路灯，也无需开启摄像头；
(2)路灯控制器内安装有ZigBee网络路由器，通过分布式结构采集路灯的工作状况和环境光照条件，并将数据通过ZigBee无线传输至安装在摄像头附近的远程控制站，远程控制站综合各个路灯汇集的参数，判断是否需要自动开灯和开启摄像头，这种综合决策方法可以避免由于单个传感器故障而造成的误开灯情况，同时本发明在开路灯的同时才开摄像头，其他时候可以不开，这样更为节能环保；
(3)每个路灯亮度调节子系统工作中的摄像头能覆盖路灯亮度子系统内的若干个路灯所照射的路面区域，可通过远程控制站中的图像采集和处理模块(DSP、FPGA或ARM)等，在该实施例中选用TI公司的C6000系列DSP芯片TMS320DM642，分析路面情况，判断是否有行人/车辆经过，并分析行人/车辆的运动方向；
(4)结合当前路灯亮度情况和视频场景中行人/车辆的分析结果，并通过远程控制站中的ZigBee模块向该区域内的路灯发送是否调亮或调暗该区域路灯亮度的信号。
实施例2
同实施例1基本相同，不同之处在于：还设有用于对若干个路灯亮度调节子系统进行统一监控和管理的信息监控服务中心，各个区域内路灯、摄像头以及远程控制站的运行参数可以通过GPRS网络传输到信息服务中心，路灯亮度自动调节系统采用多摄像头目标检测、识别与跟踪技术来分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，信息监控服务中心用于对摄像头采集的图像以及对路灯、摄像头和远程控制站的运行状态进行监控，并将监控的信息通过其设有的显示平台进行显示，每个路灯亮度子系统之间借助通信网络并通过设有的摄像头及与摄像头对应的远程控制站来分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，信息服务中心用于实现对路灯亮度自动调节系统的总体调度。
由于摄像头在部署时不可避免地会存在观测死角的问题，当行人出现在摄像头1的场景中时，远程控制站1能根据当前路灯1、路灯2和路灯3的亮度情况，判断是否提高亮度，以满足对行人的照明要求；但由于摄像头之间有观测死角，当行人走出摄像头1的场景之后、未进入摄像头2的场景之前，路灯4、路灯5和路灯6不会增加亮度，直至行人走到路灯6的位置时，系统才有可能提高路灯4、路灯5和路灯6的亮度，而此时亮度调节的最佳时机已经错过。
如图1所示，将多个路灯亮度调节子系统通过GPRS网络连接起来，通过分布式的摄像头构成监控网络，借助最新的多摄像头目标检测、识别与跟踪技术，分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹；在行人经过摄像头1的同时，能判断其下一步可能出现的位置，并借助GPRS通信向远程控制站2传达调亮路灯4、路灯5和路灯6的指令；摄像头2通过不同视频场景下的目标重识别技术，在一定时间内寻找该行人是否出现在其场景中，若出现则保持路灯亮度，否则调暗路灯亮度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：包括若干个路灯亮度调节子系统，每个路灯亮度调节子系统内设有若干个路灯，每个路灯亮度调节子系统包括：
光敏传感器，每个路灯上均设有1个，用于检测区域内环境光照强度，
1个摄像头，用于采集路灯亮度子系统内的若干个路灯所照射的路面区域内的视频图像信号，
1个远程控制站，远程控制站内设有图像采集处理模块和主控制器模块，
其中，图像采集处理模块用于获取摄像头采集的视频图像信号，并对采集的视频图像信号进行处理与分析，判断视频中是否有行人/车辆经过；主控制器模块，用于获取光敏传感器采集的环境光照强度，判断是否开启路灯并向摄像头供电使其工作，同时用于获取图像采集处理模块的分析结果信号，判断是否进行路灯的亮度调节，并将相应的信号转化为控制信号，
路灯控制器，每个路灯上均设有1个，用于接收主控制器模块发送的相应控制信号，实现路灯的开启或关闭以及亮度调节的控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：还设有用于对若干个路灯亮度调节子系统进行统一监控和管理的信息监控服务中心。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：每个路灯亮度调节子系统内部均通过ZigBee网络进行无线通信。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：每个路灯亮度调节子系统与信息监控服务中心之间通过GPRS网络进行无线通信。
5.根据权利要求4所述的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：路灯亮度自动调节系统采用多摄像头目标检测、识别与跟踪技术来分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，信息监控服务中心用于对摄像头采集的图像以及对路灯、摄像头和远程控制站的运行状态进行监控，并将监控的信息通过其设有的显示平台进行显示。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：每个路灯亮度子系统之间借助通信网络并通过设有的摄像头及与摄像头对应的远程控制站来分析行人/车辆的运动方向和运动轨迹，信息服务中心用于实现对路灯亮度自动调节系统的总体调度。
7.根据权利要求5所述的一种基于视觉技术的路灯亮度自动调节系统，其特征在于：信息服务中心用于实现对所有路灯亮度自动调节子系统监控内的行人/车辆的运动方向和运动轨迹的分析。
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