CN105760829A - 闪光灯自适应控制电气配电柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种闪光灯自适应控制电气配电柜，包括柜体、防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备，防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和凌阳SPCE061A芯片用于提取交通路口的车辆数量，并将交通路口的车辆数量发送给配电柜无线通信设备。通过本发明，能够充分利用交通路口的配电柜，使其作为数据采集的载体，在保证不漏拍的情况下，提高附近违章拍摄设备的拍摄效果。

Description

闪光灯自适应控制电气配电柜

技术领域

本发明涉及配电柜领域，尤其涉及一种闪光灯自适应控制电气配电柜。

背景技术

当前，对交通违章行为的一种普遍应用的检测方式是，通过在交通路口位置安置违章拍摄设备对过往车辆进行违章检测，为了避免在道路高峰期间对车辆漏拍，需要设置固定的、较短的闪光灯持续时间对过往车辆进行逐个拍摄，然而这种拍摄方式容易造成在车辆数量少时，对拍摄时间的浪费。

因此，需要一种新的违章拍摄设备的闪光灯控制方案，在不占用城市公共空间的情况下，能够对现有的交通路口的配电柜进行改造以集成现场数据采集设备和现场数据通信设备，而且通过现场数据通信设备实现对附近各个违章拍摄设备的闪光灯持续时间的智能化控制，从而在保障拍摄效果的同时最大程度地利用了违章拍摄设备的闪光灯资源。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种闪光灯自适应控制电气配电柜，改造各个交通路口处的现有的配电柜，集成多个图像处理设备以识别出对应交通路口处的车辆数量，同时集成无线通信设备以无线传输车辆数量并基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间。

根据本发明的一方面，提供了一种闪光灯自适应控制电气配电柜，所述配电柜包括柜体、防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备，防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和凌阳SPCE061A芯片用于提取交通路口的车辆数量，并将交通路口的车辆数量发送给配电柜无线通信设备。

更具体地，在所述闪光灯自适应控制电气配电柜中，包括：配电柜主体，包括柜体、防水式门结构和散热结构；柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；防水式门结构包括内门、外门、门铰链、防水胶条和门限位器，外门采用双折边结构，用于增加外门四边的强度并增强防水功能，门铰链为3个合金铰链，用于将外门与柜体连接，门限位器安装在内门上，用于在内门打开或关闭时实现内门的自适应锁紧限位，防水胶条设置在外门内侧壁上；散热结构包括轴流风机、排气孔、进气孔和防尘滤网，轴流风机设置在柜体顶壁内侧中央位置，用于加速柜体内外气体的交换，排气孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方，防尘滤网设置在进气孔上；亮度传感器，嵌入在柜体上，用于检测环境亮度，根据环境亮度确定并输出对应的环境亮度等级；CMOS视觉传感器，嵌入在柜体上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为3840×2160；TF存储卡，设置在柜体内，用于预先存储多个基准亮度路口图像，每一个基准亮度路口图像对应一个环境亮度等级，每一个基准亮度路口图像为在对应环境亮度等级下CMOS视觉传感器对交通路口在无任何车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，TF存储卡还用于预先存储交通路口地址、预设差值阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准车辆图像进行Haar小波变换后提取获得；背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和TF存储卡分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在TF存储卡中寻找对应的基准亮度路口图像并作为目标背景图像输出；背景复杂度检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清路口图像，并计算高清路口图像中像素颜色变化的剧烈程度以作为背景复杂度输出；运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、TF存储卡、背景选择设备和背景复杂度检测设备分别连接，基于背景复杂度确定第一权重值和第二权重值，第一权重值和第二权重值之和为1，背景复杂度越大，第一权重值越小，第二权重值越大，通过CMOS视觉传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，第一权重值与第一绝对值相乘以获得第一乘积，第二权重值与第二绝对值相乘以获得第二乘积，当第一乘积与第二乘积都是非零且第一乘积与第二乘积之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成；图像形态学处理设备，设置在柜体内，与运动区域检测设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；小波变换设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；凌阳SPCE061A芯片，设置在柜体内，与小波变换设备和TF存储卡分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出；配电柜无线通信设备，嵌入在柜体上，与凌阳SPCE061A芯片和TF存储卡分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过无线通信链路发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备；其中，图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

更具体地，在所述闪光灯自适应控制电气配电柜中：图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备被集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述闪光灯自适应控制电气配电柜中：替换地，采用同一块CPLD芯片实现图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备。

更具体地，在所述闪光灯自适应控制电气配电柜中，还包括：模拟量输入接口，设置在柜体内。

更具体地，在所述闪光灯自适应控制电气配电柜中：模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的闪光灯自适应控制电气配电柜的结构方框图。

附图标记：1柜体；2防水式门结构；3散热结构；4CMOS视觉传感器；5凌阳SPCE061A芯片；6配电柜无线通信设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的闪光灯自适应控制电气配电柜的实施方案进行详细说明。

现有技术中，城市交管部门所使用的违章拍摄设备的闪光灯持续时间是固定的，以适应道路高峰时段的需求，然而，在非道路高峰时，即车辆非常少的情况下，如果还采用固定的、非常短的闪光灯持续时间，则有很长时间违章拍摄设备可能处于空闲状态，而这些时间原本可以用来均分到每一辆过往车辆上，以提升拍摄图像的清晰度。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种闪光灯自适应控制电气配电柜，能够在各个交通路口建立实时数据采集平台，对交通路口的过往车辆数据进行准确采集，并基于交通路口的过往车辆数为附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间提供参考，从而避免城市资源的浪费。

图1为根据本发明实施方案示出的闪光灯自适应控制电气配电柜的结构方框图，所述配电柜包括柜体、防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备，防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和凌阳SPCE061A芯片用于提取交通路口的车辆数量，并将交通路口的车辆数量发送给配电柜无线通信设备。

接着，继续对本发明的闪光灯自适应控制电气配电柜的具体结构进行进一步的说明。

所述配电柜包括：配电柜主体，包括柜体、防水式门结构和散热结构；柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；防水式门结构包括内门、外门、门铰链、防水胶条和门限位器，外门采用双折边结构，用于增加外门四边的强度并增强防水功能，门铰链为3个合金铰链，用于将外门与柜体连接，门限位器安装在内门上，用于在内门打开或关闭时实现内门的自适应锁紧限位，防水胶条设置在外门内侧壁上。

散热结构包括轴流风机、排气孔、进气孔和防尘滤网，轴流风机设置在柜体顶壁内侧中央位置，用于加速柜体内外气体的交换，排气孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方，防尘滤网设置在进气孔上。

所述配电柜包括：亮度传感器，嵌入在柜体上，用于检测环境亮度，根据环境亮度确定并输出对应的环境亮度等级；CMOS视觉传感器，嵌入在柜体上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为3840×2160。

所述配电柜包括：TF存储卡，设置在柜体内，用于预先存储多个基准亮度路口图像，每一个基准亮度路口图像对应一个环境亮度等级，每一个基准亮度路口图像为在对应环境亮度等级下CMOS视觉传感器对交通路口在无任何车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，TF存储卡还用于预先存储交通路口地址、预设差值阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准车辆图像进行Haar小波变换后提取获得。

所述配电柜包括：背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和TF存储卡分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在TF存储卡中寻找对应的基准亮度路口图像并作为目标背景图像输出。

所述配电柜包括：背景复杂度检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清路口图像，并计算高清路口图像中像素颜色变化的剧烈程度以作为背景复杂度输出。

所述配电柜包括：运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、TF存储卡、背景选择设备和背景复杂度检测设备分别连接，基于背景复杂度确定第一权重值和第二权重值，第一权重值和第二权重值之和为1，背景复杂度越大，第一权重值越小，第二权重值越大，通过CMOS视觉传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，第一权重值与第一绝对值相乘以获得第一乘积，第二权重值与第二绝对值相乘以获得第二乘积，当第一乘积与第二乘积都是非零且第一乘积与第二乘积之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成。

所述配电柜包括：图像形态学处理设备，设置在柜体内，与运动区域检测设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像。

所述配电柜包括：小波变换设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征。

所述配电柜包括：凌阳SPCE061A芯片，设置在柜体内，与小波变换设备和TF存储卡分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出。

所述配电柜包括：配电柜无线通信设备，嵌入在柜体上，与凌阳SPCE061A芯片和TF存储卡分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过无线通信链路发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备。

其中，图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

可选地，在所述配电柜中：图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备被集成在一块集成电路板上；替换地，采用同一块CPLD芯片实现图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备；所述配电柜还包括：模拟量输入接口，设置在柜体内；以及，模拟量输入接口可包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

另外，CPLD与FPGA的辨别和分类主要是根据其结构特点和工作原理。通常的分类方法是：将以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为CPLD，如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。

尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件，有很多共同特点，但由于CPLD和FPGA结构上的差异，具有各自的特点：

(1)CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说，FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构；

(2)CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性；

(3)在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程；FPGA可在逻辑门下编程，而CPLD是在逻辑块下编程；

(4)FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现；

(5)CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂；

(6)CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程，并且CLB之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的；

(7)在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置；

(8)CPLD保密性好，FPGA保密性差；

(9)一般情况下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明显。

采用本发明的闪光灯自适应控制电气配电柜，针对现有技术无法合理利用违章拍摄设备闪光灯资源的技术问题，通过改造现有的交通路口的配电柜，将其作为数据采集和数据通信平台，对交通路口处的实时车辆数据进行采集，以基于采集到的实时车辆数量来确定附近各个违章拍摄设备的闪光灯持续时间，从而在不另外占用城市公共空间资源的情况下能够实现对违章拍摄设备闪光灯资源的自适应控制。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种闪光灯自适应控制电气配电柜，所述配电柜包括柜体、防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备，防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器、凌阳SPCE061A芯片和配电柜无线通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和凌阳SPCE061A芯片用于提取交通路口的车辆数量，并将交通路口的车辆数量发送给配电柜无线通信设备。

2.如权利要求1所述的闪光灯自适应控制电气配电柜，其特征在于，所述配电柜包括：

配电柜主体，包括柜体、防水式门结构和散热结构；

柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；

防水式门结构包括内门、外门、门铰链、防水胶条和门限位器，外门采用双折边结构，用于增加外门四边的强度并增强防水功能，门铰链为3个合金铰链，用于将外门与柜体连接，门限位器安装在内门上，用于在内门打开或关闭时实现内门的自适应锁紧限位，防水胶条设置在外门内侧壁上；

散热结构包括轴流风机、排气孔、进气孔和防尘滤网，轴流风机设置在柜体顶壁内侧中央位置，用于加速柜体内外气体的交换，排气孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方，防尘滤网设置在进气孔上；

亮度传感器，嵌入在柜体上，用于检测环境亮度，根据环境亮度确定并输出对应的环境亮度等级；

CMOS视觉传感器，嵌入在柜体上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为3840×2160；

TF存储卡，设置在柜体内，用于预先存储多个基准亮度路口图像，每一个基准亮度路口图像对应一个环境亮度等级，每一个基准亮度路口图像为在对应环境亮度等级下CMOS视觉传感器对交通路口在无任何车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，TF存储卡还用于预先存储交通路口地址、预设差值阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准车辆图像进行Haar小波变换后提取获得；

背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和TF存储卡分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在TF存储卡中寻找对应的基准亮度路口图像并作为目标背景图像输出；

背景复杂度检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清路口图像，并计算高清路口图像中像素颜色变化的剧烈程度以作为背景复杂度输出；

运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、TF存储卡、背景选择设备和背景复杂度检测设备分别连接，基于背景复杂度确定第一权重值和第二权重值，第一权重值和第二权重值之和为1，背景复杂度越大，第一权重值越小，第二权重值越大，通过CMOS视觉传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，第一权重值与第一绝对值相乘以获得第一乘积，第二权重值与第二绝对值相乘以获得第二乘积，当第一乘积与第二乘积都是非零且第一乘积与第二乘积之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在柜体内，与运动区域检测设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；

小波变换设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；

凌阳SPCE061A芯片，设置在柜体内，与小波变换设备和TF存储卡分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，对应的整形子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出；

配电柜无线通信设备，嵌入在柜体上，与凌阳SPCE061A芯片和TF存储卡分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过无线通信链路发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备；

其中，图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

3.如权利要求2所述的闪光灯自适应控制电气配电柜，其特征在于：

图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备被集成在一块集成电路板上。

4.如权利要求2所述的闪光灯自适应控制电气配电柜，其特征在于：

替换地，采用同一块CPLD芯片实现图像形态学处理设备、背景复杂度检测设备、背景选择设备、运动区域检测设备和小波变换设备。

5.如权利要求2所述的闪光灯自适应控制电气配电柜，其特征在于，还包括：

模拟量输入接口，设置在柜体内。

6.如权利要求5所述的闪光灯自适应控制电气配电柜，其特征在于：

模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。