CN104864850B - 一种快速成像式隧道天空比测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速成像式隧道天空比测量方法，涉及相互连接并安装于汽车内的快速成像设备和计算机，该测量方法在汽车行驶过程中，利用快速成像设备对隧道洞口进行连续成像并将所采集的照片保存于计算机中，之后利用计算机通过图像处理技术获得隧道洞口的天空比数据。本发明的优点是，测量方法简单，通过数字成像技术实现隧道天空比的快速现场测量；直接在行车过程中连续快速拍摄隧道洞口场景，从照片中获得连续记录的距离信息以及天空比数据，避免了封道测量带来的交通阻塞和测试安全问题，可大大减少现场测量时间和成本，为隧道工作者提供了很大的方便。
Description
技术领域
本发明属于隧道照明测量技术领域，具体涉及一种快速成像式隧道天空比测量方法。
背景技术
在隧道照明设计中，天空比是一个重要设计参数，它和设计车速、交通流量共同决定了入口段的亮度标准值，天空比越高，入口段的亮度标准值越高，所需的人工加强照明灯具数量和功率越高，因此准确测量天空比对隧道照明设计至关重要，直接影响到隧道加强照明的节能性和经济性。
传统的天空比测量方法，需要在洞外停车视距处高度1.5米位置用相机拍摄洞口的黑白照片，最后用冲洗出来的胶片测读天空比。该方法存在几个明显缺陷：
1）胶片分辨率低且数据获取不便；
2）对在运行的隧道进行测试需要封闭车道，存在测试时间长、成本高、会造成交通阻塞等问题。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种快速成像式隧道天空比测量方法，该测量方法通过将快速成像设备固定于汽车上以在行驶过程中进行拍摄，避免静态拍摄需要封闭车道的弊端。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种快速成像式隧道天空比测量方法，其特征在于所述测量方法包括如下步骤：
（1）在汽车内设置相互连接的计算机和快速成像设备，将所述快速成像设备的镜头方向调整为与所述汽车行驶方向一致；当所述汽车行驶至距隧道洞口S米时，所述计算机控制所述快速成像设备对所述隧道洞口进行连续成像，并将所拍摄的照片存储于所述计算机中，直至进入隧道后终止；
（2）利用所述计算机对所采集的照片进行图像处理，通过下式计算拍摄第n张照片时所述汽车与所述隧道洞口之间的距离r 1：
其中，A 1为所述隧道洞口任一特征物的尺寸；N为所述特征物在该照片中对应该尺寸的像素数目；C为所述快速成像设备的光学常数，可对其进行距离定标得到；
（3）在所有采集的照片中找到其r 1与停车视距最接近的照片，对该张照片进行图像处理得到天空比数据。
步骤（3）中获得所述天空比数据的方法为：在该张照片上以所述隧道洞口中心为圆心作一圆圈，所述圆圈的半径对应于驾驶员所能看到的20°视场范围，之后确定所述圆圈内的天空区域，所述天空区域内的像素数目与所述圆圈内的所有像素数目之比即为天空比。
所述快速成像设备经车载支架固定于所述汽车的前挡风玻璃上。
所述快速成像设备与地面之间的距离为1.4～1.6m。
本发明的优点是，测量方法简单，通过数字成像技术实现隧道天空比的快速现场测量；直接在行车过程中连续快速拍摄隧道洞口场景，从照片中获得连续记录的距离信息以及天空比数据，避免了封道测量带来的交通阻塞和测试安全问题，可大大减少现场测量时间和成本，为隧道工作者提供了很大的方便。
附图说明
图1为本发明中隧道天空比测量方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1，图中标记1-3分别为：汽车1、计算机2、快速成像设备3。
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种快速成像式隧道天空比测量方法，该测量方法主要采用汽车1、计算机2以及快速成像设备3进行测量，计算机2和快速成像设备3均位于汽车1中且两者经通信线缆构成连接，其中，快速成像设备3具体采用工业相机，经车载支架固定于汽车1的前挡风玻璃上，其固定高度距离地面1.5米，1.5米是规定的标准测试条件，与实际驾驶员的眼睛位置比较接近。
如图1所示，本实施例中快速成像式隧道天空比测量方法的具体步骤如下：
（1）首先调整快速成像设备3的镜头方向，使其镜头指向与汽车1的行驶方向相同，并根据环境条件手动设置快门、光圈、ISO等拍摄参数；
（2）驾驶员以较稳定的车速驾驶汽车1行驶至距隧道洞口距离S米时（通常S选择为500米左右，太大的话会拍摄很多无用的照片，造成浪费；而太小的话很容易错过规定的标准停车视距，造成测试失败），汽车1内的另一测试操作人员利用计算机2控制快速成像设备3对隧道洞口进行连续快速成像，并将所拍摄到的照片保存至计算机2内，拍摄过程直至汽车1在进入隧道后终止；
（3）撤离现场后，对计算机2中所采集的照片利用自编软件进行图像处理，通过下式计算拍摄某张照片时汽车与隧道洞口的距离r 1：
其中，C是快速成像设备3的光学常数，可对其进行距离定标得到，即：在离汽车1正前方已知距离r 1处放置一已知尺寸A 1的特征物，拍摄特征物并得到对应A 1尺寸的像素数N，通过上式反推得C；
A 1为隧道洞口任一所选定的特征物尺寸，N则为该选定特征物在该照片中对应该尺寸的像素数目；
（4）在所有照片中找到其r 1与停车视距最接近的照片（所谓的停车视距是指标准中规定的标准测试距离，与不同的设计车速和坡度有关），并以隧道洞口中心为圆心在该张照片上作一圆圈，其半径对应于隧道天空比的标准测试条件——驾驶员正前方所能看到的20°视场范围，以手工或图像处理的方式判断天空区域，本实施例中以图像处理的方式判断，即，根据对所拍摄照片的分析得知，灰度值在250~255范围内的都可认为是天空，也就是说，在该圆圈范围内的灰度值在250~255之间的均判定为天空区域，该天空区域内的像素数目与圆圈内所有像素数目之比即为该隧道对应此停车视距的天空比大小。
Claims (4)
1.一种快速成像式隧道天空比测量方法，其特征在于所述测量方法包括如下步骤：
（1）在汽车内设置相互连接的计算机和快速成像设备，将所述快速成像设备的镜头方向调整为与所述汽车行驶方向一致；当所述汽车行驶至距隧道洞口S米时，所述计算机控制所述快速成像设备对所述隧道洞口进行连续成像，并将所拍摄的照片存储于所述计算机中，直至进入隧道后终止；
（2）利用所述计算机对所采集的照片进行图像处理，通过下式计算拍摄第n张照片时所述汽车与所述隧道洞口之间的距离r 1：
其中，A 1为所述隧道洞口任一特征物的尺寸；N为所述特征物在该照片中对应该尺寸的像素数目；C为所述快速成像设备的光学常数，可对其进行距离定标得到；
（3）在所有采集的照片中找到其r 1与停车视距最接近的照片，对该张照片进行图像处理得到天空比数据。
2.根据权利要求1所述的一种快速成像式隧道天空比测量方法，其特征在于步骤（3）中获得所述天空比数据的方法为：在该张照片上以所述隧道洞口中心为圆心作一圆圈，所述圆圈的半径对应于驾驶员所能看到的20°视场范围，之后确定所述圆圈内的天空区域，所述天空区域内的像素数目与所述圆圈内的所有像素数目之比即为天空比。
3.根据权利要求1所述的一种快速成像式隧道天空比测量方法，其特征在于所述快速成像设备经车载支架固定于所述汽车的前挡风玻璃上。
4.根据权利要求1所述的一种快速成像式隧道天空比测量方法，其特征在于所述快速成像设备与地面之间的距离为1.4～1.6m。
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