CN105628192A - 隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法 - Google Patents

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梁晓东
刘志辉
李小阳
陈旺
常晓勇
陈昌友
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Hunan greenway energy saving environmental protection technology Co., Ltd.
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Hunan Lianzhi Bridge and Tunnel Technology Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRA-RED, VISIBLE OR ULTRA-VIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00Photometry, e.g. photographic exposure meter

Abstract

本发明提供一种隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法。所述系统包括采集RGB通道图像的图像采集器、将采集的RGB通道图像转换成灰度图像的图像处理器、由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值的中央处理器,所述图像采集器、所述图像处理器和所述中央处理器依次连接;所述方法包括如下步骤:图像采集器通过RGB通道采集隧道洞口照片,并将照片同步传输至图像处理器;图像处理器将所述图像采集器采集的RGB通道的彩色照片转换为灰度值在0~256之间的灰度图像,并将处理好的灰度图像传输至中央处理器;所述中央处理器处理灰度图像,由灰度图像的灰度值计算出RGB通道照片的亮度值。所述系统及方法测量精确、工作效率高、操作方便。

Description

隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及隧道照明领域,具体涉及一种隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法。
背景技术
[0002] 隧道环境亮度是指距洞口一个停车视距的接近段起点处、距地面1.5m高正对洞口方向20°圆锥视场内对景物实测得到的平均亮度,如附图4所示。隧道洞外环境亮度值是隧道运营时照明控制的重要参数之一,隧道照明控制技术大多数都是基于洞外环境亮度的变化进行隧道内照明亮度的调整。
[0003]目前,隧道洞外环境亮度的确认主要采用以下几种方法:1、查表计算法、2、黑度测试法,3、环境简图法。各方法具体如下:
[0004] 1、查表法是根据设计标准中的规定,在距隧道洞口一个停车视距的位置视看隧道,在20°视野范围内出现的天空面积百分比值、洞口朝向或洞口环境、车速等查取环境亮度值。
[0005] 2、黑度法是在接近段起点,距地面高1.5米处,正对隧道方向,将20°视窗的洞外环境一次性成像在黑白胶片上;拍摄照片时还需在洞口立一个已知亮度的标准黑度板作为参照物,冲洗出来的胶片置于黑度仪上,计算各种景物的灰度值和所占百分比,并计算平均灰度值与参照物进行对比,确定洞外环境亮度值。
[0006] 3、环境简图法是将隧道洞口外景物亮度与各部分所占的百分比相乘计算的。隧道运营时,照明系统中的环境亮度参数均采用洞口安装照度仪进行测量,以照度仪安装的位置处的亮度代替洞外环境亮度。
[0007]但是,以上的隧道洞外亮度测定方法,均存在测量时间长、数据处理繁琐和测量误差大的缺点。
[0008]查表法测定方法过于简单,只是采用粗略的估算,测量误差大。
[0009]黑度法测量过程复杂、测量时间长,数据处理也比较繁琐,而胶片的曝光量影响因素较多,测量误差较大。
[0010]环境简图法测量过程复杂,测量时间长,数据处理时采用经验值进行计算,测量误差大。而运营中采用照度仪测量值代替环境亮度,不能准确反映车辆行驶时人眼接受的环境亮度值。
[0011]隧道运营时,照明系统中的环境亮度参数均采用洞口安装照度仪进行测量,以照度仪安装的位置处的亮度代替洞外环境亮度。照度仪测量的只是某个具体的测点的亮度值,不能准确反应整个洞口环境的亮度。
[0012]经检索,专利号为201410315455.2的专利申请公开了一种公路隧道洞外亮度的测量方法,其步骤是:A、确定隧道洞外各景物亮度值和水平面照度值的关系;B、确定隧道洞外各景物亮度的计算标准值;C、确定隧道洞外各景物在20°圆锥角视场范围内所占的面积百分比;D、用环境简图法确定隧道洞外亮度值L20(S)。该方法的原理主要为环境简图法,仍然无法有效解决以上各个问题。
[0013]故本领域仍需要一种测量精确、工作效率高、操作方便的隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法。
发明内容
[0014]为克服现有技术中隧道洞外环境亮度检测系统及方法的不足,本发明提供一种测量精确、工作效率高、操作方便的隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法。具体方案分别如下:
[0015] 一种隧道洞外环境亮度检测系统,包括采集1^8(^(1、8代611、1311^,代表红、绿、蓝三个通道的颜色)通道图像的图像采集器、将采集的RGB通道图像转换成灰度图像的图像处理器、由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值的中央处理器,所述图像采集器、所述图像处理器和所述中央处理器依次连接。
[0016] 一种隧道洞外环境亮度检测方法,包括如下步骤:
[0017] S1、图像采集器通过RGB通道采集隧道洞口照片,并将所拍摄的隧道洞口照片同步传输至图像处理器;
[0018] S2、所述图像处理器将所述图像采集器采集的RGB通道的彩色照片转换为灰度值在O〜256之间的灰度图像,并将处理好的灰度图像传输至中央处理器;
[0019] S3、所述中央处理器处理接收到的灰度图像,并由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值。
[0020]根据本发明的一个优选实施例,步骤S3具体包括如下步骤:
[0021] S31、所述中央处理器根据位于隧道洞口位置的参照物的标准长度A以及停车视距L计算20°视窗在洞口所在垂直面内的圆形可视范围的直径D,在灰度图像上去除周边图像得到20°视窗的灰度图像;根据所述图像采集器采集的RGB通道的彩色照片上参照物的长度a以及20°视窗在洞口所在垂直面内的圆形可视范围的直径D计算出20°视窗的圆形范围在图像上的直径d,d = 2tanl0° XLXa/A;
[0022] S32、所述中央处理器在20°视窗的灰度图像内选取N个测量点,计算这N个测量点的灰度平均值ls,然后根据函数关系L2Q = f (Is)计算出隧道洞外环境亮度值。
[0023]根据本发明的一个优选实施例,所述图像采集器的安装高度为1.5m,所述图像采集器的视窗对齐隧道入口中心的隧道高度h的1/4处。
[0024]根据本发明的一个优选实施例,所述图像采集器采集图像的频率为I次/分钟,所述测量点的数值N的取值范围为50〜150。
[0025]根据本发明的一个优选实施例,N个测量点在直径为d的圆形可视范围内均匀分布。
[0026]应用本发明的隧道洞外环境亮度检测系统及使用此检测系统的检测方法,具有如下有益效果;
[0027] 1、查表法只是粗略估算,测量误差大;黑度法测量时胶片曝光量影响因素较多,测量误差也较大;环境简图法处理数据时采用经验值进行计算,测量误差同样不可忽略,本方案采用图像采集器、图像处理器和中央处理器的结合,先由图像采集器拍摄RGB彩色图像,再经图像处理器转换成灰度图像,最后由中央处理器处理得出隧道洞口亮度数据,整个过程均为自动控制,无需估算,中央处理器利用相关软件自动计算得出结果,无需经验值,使测量精确;
[0028]另外,照度仪测量的只是某个具体的测点的亮度值,不能准确反应整个洞口环境的亮度,而本方案采用测点计算平均灰度,进而计算出平均亮度,测量结果的精确度大大提尚O
[0029] 2、查表法需要工作人员视看隧道,计算天空面积百分比值等,再查取环境亮度值,整个过程较为繁琐;黑度法需要工作人员拍摄照片,然后以标准黑度板为参照,计算各种景物的灰度值和所占面积百分比,最后确定洞外环境亮度值,大多数步骤均由工作人员执行,步骤多,效率低;而本发明提供的方案则将所述图像采集器、所述图像转换器和所述中央处理器连接成一体,图像采集、图像转换和中央处理器的处理均为自动控制,反应快,滞后小,可及时显示洞口环境亮度,工作效率高。
[0030] 3、查表法需要工作人员在现场视看隧道,再对数据进行处理,计算出环境亮度值;黑度法需要工作人员拍摄照片,冲洗胶片,再进行黑度对比,最后计算洞外环境亮度值;环境简图法的计算和照度测量过程分开,以上三种测量均存在操作不方便的问题,而本方案为全程自动控制,及时反馈,工作人员只需要在控制室操作即可,操作方便。
[0031]除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,其中:
[0033]图1是本发明提供的隧道洞外环境亮度检测系统的结构示意图;
[0034]图2是图1中隧道洞外环境亮度检测系统的图像处理器处理后的图像的示意图;
[0035]图3是图2中的图像经隧道洞外环境亮度检测系统的中央处理器处理后的图像的示意图;
[0036]图4是图1中的隧道洞外环境亮度检测系统的检测原理图。
具体实施方式
[0037]下面结合本发明的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
[0038]请参阅图1和图4,一种隧道洞外环境亮度检测系统,包括采集RGB通道图像的图像采集器、将采集的RGB通道图像转换成灰度图像的图像处理器、由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值的中央处理器,所述图像采集器、所述图像处理器和所述中央处理器依次连接。
[0039] —种隧道洞外环境亮度检测方法,包括如下步骤:
[0040] S1、安装所述图像采集器,通过已知亮度的标准灰度板(标准灰度板的亮度一致,只需测出通过本系统处理后的灰度板的图片的灰度,通过多组数据即可得出亮度和灰度的关系),测试所述图像采集器采集的照片经所述图像处理器处理后形成的图像的亮度和灰度的函数关系Ls = f (Is);图像采集器通过RGB通道采集隧道洞口照片,并将所拍摄的隧道洞口照片同步传输至图像处理器;
[0041] S2、所述图像处理器将所述图像采集器采集的RGB通道的彩色照片转换为灰度值在O〜256之间的灰度图像,并将处理好的灰度图像传输至中央处理器;
[0042] S3、所述中央处理器根据预先设定的程度自动处理接收到的灰度图像,在灰度图像上圈出20°视窗的圆形范围,并去除周边图像,最后由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值。隧道照明控制器
[0043] 请同时参阅图1〜图4,优选地,步骤S3具体包括如下步骤:
[0044] S31、在隧道洞口位置设置标准长度A的参照物,所述中央处理器计算20°视窗在洞口所在垂直面内的圆形可视范围的直径D,根据所述图像采集器拍摄的图像上参照物的长度a计算出20°视窗的圆形可视范围的直径D在图像上的直径d,所述中央处理器截取该直径d范围内的图像,作为人眼20°视窗的图像;20°视窗的圆形可视范围在图像上的d的计算公式如下:
[0045] d = 2tanl0° XLXa/A
[0046] S32、所述中央处理器在20°视窗的灰度图像内选取N个测量点,计算这N个测量点的灰度平均值ls,然后根据函数关系L2Q = f (Is)计算出隧道洞外环境亮度值。
[0047]优选地,所述图像采集器安装在一个停车视距的起点位置,其安装高度为1.5m,所述图像采集器的视窗对齐隧道入口中心的隧道高度h的1/4处,以模拟车辆进入隧道时的人眼视窗。
[0048]优选地,所述图像采集器采集图像的频率为I次/分钟,所述中央处理器在图像上的20°视窗的圆形可视范围内均匀选取N个测量点,所述测量点的数值N的取值范围为50〜150。
[0049]优选地,N个测量点在直径为d的圆形可视范围内均匀分布,计算N个测量点的灰度平均值ls,然后便可根据函数关系L2Q = f (Is)计算出隧道洞外环境亮度值。
[0050]本技术方案也可以采用拍摄黑白照片的图像采集器,然后直接将黑白图像传输至中央处理器处理,其他步骤与前述方案相同。
[0051]以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利保护范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种隧道洞外环境亮度检测系统,其特征在于,包括采集RGB通道图像的图像采集器、将采集的RGB通道图像转换成灰度图像的图像处理器、由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值的中央处理器,所述图像采集器、所述图像处理器和所述中央处理器依次连接。
2.一种隧道洞外环境亮度检测方法,其特征在于,包括如下步骤: 51、图像采集器通过RGB通道采集隧道洞口照片,并将所拍摄的隧道洞口照片同步传输至图像处理器; 52、所述图像处理器将所述图像采集器采集的RGB通道的彩色照片转换为灰度值在O〜256之间的灰度图像,并将处理好的灰度图像传输至中央处理器; 53、所述中央处理器处理接收到的灰度图像,并由灰度图像的灰度值计算出隧道洞外环境亮度值。
3.根据权利要求2所述的隧道洞外环境亮度检测方法,其特征在于,步骤S3具体包括如下步骤: 531、所述中央处理器根据位于隧道洞口位置的参照物的标准长度A以及停车视距L计算20°视窗在洞口所在垂直面内的圆形可视范围的直径D,在灰度图像上去除周边图像得到20°视窗的灰度图像;根据所述图像采集器采集的RGB通道的彩色照片上参照物的长度a以及20°视窗在洞口所在垂直面内的圆形可视范围的直径D计算出20°视窗的圆形范围在图像上的直径d,d = 2tanl0° XLXa/A; 532、所述中央处理器在20°视窗的灰度图像内选取N个测量点,计算这N个测量点的灰度平均值ls,然后根据函数关系L2Q = f (Is)计算出隧道洞外环境亮度值。
4.根据权利要求3所述的隧道洞外环境亮度检测方法,其特征在于,所述图像采集器的安装高度为1.5m,所述图像采集器的视窗对齐隧道入口中心的隧道高度h的1/4处。
5.根据权利要求2所述的隧道洞外环境亮度检测方法,其特征在于,所述图像采集器采集图像的频率为I次/分钟,所述测量点的数值N的取值范围为50〜150。
6.根据权利要求3所述的隧道洞外环境亮度检测方法,其特征在于,N个测量点在直径为d的圆形可视范围内均匀分布。
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