CN114867168A - 基于光感的灯光自动调节方法 - Google Patents

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兰雨晴
乔孟阳
余丹
邢智涣
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Abstract

本发明提供了基于光感的灯光自动调节方法，其根据路灯所处区域的实际环境照度，指示路灯切换到日光充足工作模式或日光不足工作模式；当处于日光不足工作模式时，采集与分析路面影像，得到路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息，并结合实际环境照度，调整路灯的出光亮度；当处于日光充足工作模式时，检测检测路灯附近区域的人员存在状态信息，以此调整路灯的出光方向；上述方法将路灯切分到日光充足工作模式或日光不足工作模式这两种不同的工作模式上，并根据路面上车辆和人员的存在状态，适应性调整路灯的出光状态，实现路灯的连续可变光照调整，提高路灯照明控制的自动化和智能化程度。

Description

基于光感的灯光自动调节方法
技术领域
本发明涉及智能灯光照明的技术领域，特别涉及基于光感的灯光自动调节方法。
背景技术
目前，路灯等户外公共照明设备能够根据户外环境的光照强度进行开关切换，即当户外环境的光照强度较大时，路灯处于关闭状态，当户外环境的光照强度较小时，路灯处于工作状态。上述方式只能实现路灯进行开关两个极端状态的切换，其无法根据路灯所处的户外环境的实际车流量和人流量进行连续可变的光照调整，降低路灯照明控制的自动化和智能化程度。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于光感的灯光自动调节方法，其根据路灯所处区域的实际环境照度，指示路灯切换到日光充足工作模式或日光不足工作模式；当处于日光不足工作模式时，采集与分析路面影像，得到路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息，并结合实际环境照度，调整路灯的出光亮度；当处于日光充足工作模式时，检测检测路灯附近区域的人员存在状态信息，以此调整路灯的出光方向；上述方法将路灯切分到日光充足工作模式或日光不足工作模式这两种不同的工作模式上，并根据路面上车辆和人员的存在状态，适应性调整路灯的出光状态，实现路灯的连续可变光照调整，提高路灯照明控制的自动化和智能化程度。
本发明提供基于光感的灯光自动调节方法，其包括如下步骤：
步骤S1，通过安装在路灯上的光照传感器采集其所处区域的实际环境照度，并根据所述实际环境照度，指示路灯切换至日光充足工作模式或日光不足工作模式；
步骤S2，当路灯切换至日光不足工作模式时，通过安装在路灯上的摄像头采集其所处区域的路面影像；对所述路面影像进行分析处理，确定路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息；
步骤S3，根据所述相对位置关系信息和所述实际环境照度，调整路灯的出光亮度；
步骤S4，当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在状态信息；并根据所述人员存在状态信息，调整路灯的出光方向。
进一步，在所述步骤S1中，通过安装在路灯上的光照传感器采集其所处区域的实际环境照度具体包括：
通过安装在路灯的若干光照传感器采集路灯所处区域不同方向的外界环境照度；再将采集得到的不同方向的外界环境照度的平均值作为实际环境照度。
进一步，在所述步骤S1中，根据所述实际环境照度，指示路灯切换至日光充足工作模式或日光不足工作模式具体包括：
将所述实际环境照度与预设照度阈值进行比对，若所述实际环境照度大于或等于预设照度阈值，则指示路灯切换至日光充足工作模式；若所述实际环境照度小于预设照度阈值，则指示路灯切换至日光不足工作模式。
进一步，在所述步骤S2中，当路灯切换至日光不足工作模式时，通过安装在路灯上的摄像头采集其所处区域的路面影像具体包括：
当路灯切换至日光不足工作模式时，指示安装在路灯上的摄像头对其所处区域的路面进行全景扫描拍摄，从而得到相应的路面影像。
进一步，在所述步骤S2中，对所述路面影像进行分析处理，确定路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息具体包括：
对所述路面影像进行图像识别处理，从所述路面影像中提取得到其画面上存在的车牌，并利用下面公式(1)，确定画面上每个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值，
Figure BDA0003698554030000031
在上述公式(1)中，θ(t_i)表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值；t表示当前时刻；(x0,y0)表示所述路面影像的画面中心点坐标；[xs1(t_i),ys1(t_i)]表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘的左侧顶点坐标；[xs2(t_i),ys2(t_i)]表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘的右侧顶点坐标；f表示摄像头的焦距；
利用下面公式(2)，根据画面上每个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值以及每个车牌的上边缘长度，确定每个车牌与路灯之间的相对距离，即每个车牌对应的车辆与路灯之间的相对距离，
Figure BDA0003698554030000032
在上述公式(2)中，S(t_i)表示当前时刻画面上第i个车牌与路灯之间的相对距离；L[R(t_i)]表示第R(t_i)种类型车辆的车牌的上边缘长度，其中第R(t_i)种类型车辆包括小客车、大客车、大货车或摩托车。
进一步，在所述步骤S3中，根据所述相对位置关系信息和所述实际环境照度，调整路灯的出光亮度具体包括：
利用下面公式(3)，根据所述路面影像画面上存在的车牌数量，每个车牌与路灯之间的距离以及所述实际环境照度，确定路灯的出光亮度调整目标值，
Figure BDA0003698554030000033
在上述公式(3)中，G(t)表示当前时刻路灯的出光亮度调整目标值；E0表示预设照度阈值；E(t)表示当前时刻的实际环境照度值；GM表示路灯的最大出光亮度值；n(t)表示当前时刻得到的路面影像画面上存在的车牌数量；
Figure BDA0003698554030000034
表示所有车牌与路灯之间的距离中的最小值。
进一步，在所述步骤S4中，当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在状态信息具体包括：
当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在位置。
进一步，在所述步骤S4中，根据所述人员存在状态信息，调整路灯的出光方向具体包括：
根据所述人员存在位置，调整路灯的出光照射方向和出光照射范围，从而使路灯能够瞄准附近区域的人员进行出光照明。
相比于现有技术，该基于光感的灯光自动调节方法根据路灯所处区域的实际环境照度，指示路灯切换到日光充足工作模式或日光不足工作模式；当处于日光不足工作模式时，采集与分析路面影像，得到路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息，并结合实际环境照度，调整路灯的出光亮度；当处于日光充足工作模式时，检测检测路灯附近区域的人员存在状态信息，以此调整路灯的出光方向；上述方法将路灯切分到日光充足工作模式或日光不足工作模式这两种不同的工作模式上，并根据路面上车辆和人员的存在状态，适应性调整路灯的出光状态，实现路灯的连续可变光照调整，提高路灯照明控制的自动化和智能化程度。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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他的附图。
图1为本发明提供的基于光感的灯光自动调节方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的基于光感的灯光自动调节方法的流程示意图。该基于光感的灯光自动调节方法包括如下步骤：
步骤S1，通过安装在路灯上的光照传感器采集其所处区域的实际环境照度，并根据该实际环境照度，指示路灯切换至日光充足工作模式或日光不足工作模式；
步骤S2，当路灯切换至日光不足工作模式时，通过安装在路灯上的摄像头采集其所处区域的路面影像；对该路面影像进行分析处理，确定路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息；
步骤S3，根据该相对位置关系信息和该实际环境照度，调整路灯的出光亮度；
步骤S4，当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在状态信息；并根据该人员存在状态信息，调整路灯的出光方向。
上述技术方案的有益效果为：该基于光感的灯光自动调节方法根据路灯所处区域的实际环境照度，指示路灯切换到日光充足工作模式或日光不足工作模式；当处于日光不足工作模式时，采集与分析路面影像，得到路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息，并结合实际环境照度，调整路灯的出光亮度；当处于日光充足工作模式时，检测检测路灯附近区域的人员存在状态信息，以此调整路灯的出光方向；上述方法将路灯切分到日光充足工作模式或日光不足工作模式这两种不同的工作模式上，并根据路面上车辆和人员的存在状态，适应性调整路灯的出光状态，实现路灯的连续可变光照调整，提高路灯照明控制的自动化和智能化程度。
优选地，在该步骤S1中，通过安装在路灯上的光照传感器采集其所处区域的实际环境照度具体包括：
通过安装在路灯的若干光照传感器采集路灯所处区域不同方向的外界环境照度；再将采集得到的不同方向的外界环境照度的平均值作为实际环境照度。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，在路灯上设置若干光照传感器以此采集路灯所处区域不同方向的外界环境照度，这样能够对路灯所处区域进行外界环境照度的多方向采集，保证最终计算得到的实际环境照度能够实际反映所处区域整体的照度分布情况。
优选地，在该步骤S1中，根据该实际环境照度，指示路灯切换至日光充足工作模式或日光不足工作模式具体包括：
将该实际环境照度与预设照度阈值进行比对，若该实际环境照度大于或等于预设照度阈值，则指示路灯切换至日光充足工作模式；若该实际环境照度小于预设照度阈值，则指示路灯切换至日光不足工作模式。
上述技术方案的有益效果为：以预设照度阈值为基准，能够准确将路灯切换到日光充足工作模式和日光不足工作模式两种不同的工作模式，提高路灯的照明稳定性。
优选地，在该步骤S2中，当路灯切换至日光不足工作模式时，通过安装在路灯上的摄像头采集其所处区域的路面影像具体包括：
当路灯切换至日光不足工作模式时，指示安装在路灯上的摄像头对其所处区域的路面进行全景扫描拍摄，从而得到相应的路面影像。
上述技术方案的有益效果为：当路灯切换至日光不足工作模式时，采集其所处区域路面对应的全景影像，能够便于全面准确地识别当前路面上存在的车辆数量大小，从而为后续调整路灯的出光亮度提供可靠的依据。
优选地，在该步骤S2中，对该路面影像进行分析处理，确定路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息具体包括：
对该路面影像进行图像识别处理，从该路面影像中提取得到其画面上存在的车牌，并利用下面公式(1)，确定画面上每个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值，
Figure BDA0003698554030000071
在上述公式(1)中，θ(t_i)表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值；t表示当前时刻；(x0,y0)表示该路面影像的画面中心点坐标；[xs1(t_i),ys1(t_i)]表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘的左侧顶点坐标；[xs2(t_i),ys2(t_i)]表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘的右侧顶点坐标；f表示摄像头的焦距；
利用下面公式(2)，根据画面上每个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值以及每个车牌的上边缘长度，确定每个车牌与路灯之间的相对距离，即每个车牌对应的车辆与路灯之间的相对距离，
Figure BDA0003698554030000072
在上述公式(2)中，S(t_i)表示当前时刻画面上第i个车牌与路灯之间的相对距离；L[R(t_i)]表示第R(t_i)种类型车辆的车牌的上边缘长度，其中第R(t_i)种类型车辆包括小客车、大客车、大货车或摩托车。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(1)根据实时拍摄到的每个车牌画面得到每个车牌的上边缘中心点偏离镜头焦距方向的角度值，从而对后续求取距离增加准确性，减少因镜头拍摄的畸变导致的计算误差；然后利用上述公式(2)根据每个车牌的上边缘偏离中心点的角度值、每个车牌画面中车牌的上边缘长度以及车牌识别分析后得到的车辆类型得到每个车牌距离当前路灯之间的距离，从而知晓当前车辆与路灯之间的距离关系，便于后续对灯光亮度的智能控制。
优选地，在该步骤S3中，根据该相对位置关系信息和该实际环境照度，调整路灯的出光亮度具体包括：
利用下面公式(3)，根据该路面影像画面上存在的车牌数量，每个车牌与路灯之间的距离以及该实际环境照度，确定路灯的出光亮度调整目标值，
Figure BDA0003698554030000081
在上述公式(3)中，G(t)表示当前时刻路灯的出光亮度调整目标值；E0表示预设照度阈值；E(t)表示当前时刻的实际环境照度值；GM表示路灯的最大出光亮度值；n(t)表示当前时刻得到的路面影像画面上存在的车牌数量；
Figure BDA0003698554030000082
表示所有车牌与路灯之间的距离中的最小值。
上述技术方案的有益效果为：利用上述公式(3)根据所述拍摄到的车牌数量、每个车牌距离当前路灯之间的距离以及光感装置检测到的当前自然光的关照亮度自动控制调节所述路灯的亮度，从而在车较少自然光较暗距离路灯较近时增大路灯亮度，确保车辆行驶安全，在车辆较多(车辆较多其打开车灯的数量就多)自然光较亮距离路灯较远时减小路灯亮度，节省能源损耗。
优选地，在该步骤S4中，当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在状态信息具体包括：
当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在位置。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，在路灯上设置红外传感器对路灯附近区域的人员存在位置进行红外定位检测，从而保证后续当路灯切换至日光充足工作模式时，路灯能够对准人员进行定向发光照明，提高人员在户外行驶的安全性。
优选地，在该步骤S4中，根据该人员存在状态信息，调整路灯的出光方向具体包括：
根据该人员存在位置，调整路灯的出光照射方向和出光照射范围，从而使路灯能够瞄准附近区域的人员进行出光照明。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，以人员存在位置为基准，调整路灯的出光照射方向和出光照射范围，使得路灯发出的照明光场能够覆盖和对准人员，实现对人员的定向瞄准照明。
从上述实施例的内容可知，该基于光感的灯光自动调节方法根据路灯所处区域的实际环境照度，指示路灯切换到日光充足工作模式或日光不足工作模式；当处于日光不足工作模式时，采集与分析路面影像，得到路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息，并结合实际环境照度，调整路灯的出光亮度；当处于日光充足工作模式时，检测检测路灯附近区域的人员存在状态信息，以此调整路灯的出光方向；上述方法将路灯切分到日光充足工作模式或日光不足工作模式这两种不同的工作模式上，并根据路面上车辆和人员的存在状态，适应性调整路灯的出光状态，实现路灯的连续可变光照调整，提高路灯照明控制的自动化和智能化程度。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，通过安装在路灯上的光照传感器采集其所处区域的实际环境照度，并根据所述实际环境照度，指示路灯切换至日光充足工作模式或日光不足工作模式；
步骤S2，当路灯切换至日光不足工作模式时，通过安装在路灯上的摄像头采集其所处区域的路面影像；对所述路面影像进行分析处理，确定路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息；
步骤S3，根据所述相对位置关系信息和所述实际环境照度，调整路灯的出光亮度；
步骤S4，当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在状态信息；并根据所述人员存在状态信息，调整路灯的出光方向。
2.如权利要求1所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，通过安装在路灯上的光照传感器采集其所处区域的实际环境照度具体包括：
通过安装在路灯的若干光照传感器采集路灯所处区域不同方向的外界环境照度；再将采集得到的不同方向的外界环境照度的平均值作为实际环境照度。
3.如权利要求2所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，根据所述实际环境照度，指示路灯切换至日光充足工作模式或日光不足工作模式具体包括：
将所述实际环境照度与预设照度阈值进行比对，若所述实际环境照度大于或等于预设照度阈值，则指示路灯切换至日光充足工作模式；若所述实际环境照度小于预设照度阈值，则指示路灯切换至日光不足工作模式。
4.如权利要求3所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，当路灯切换至日光不足工作模式时，通过安装在路灯上的摄像头采集其所处区域的路面影像具体包括：
当路灯切换至日光不足工作模式时，指示安装在路灯上的摄像头对其所处区域的路面进行全景扫描拍摄，从而得到相应的路面影像。
5.如权利要求4所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，对所述路面影像进行分析处理，确定路面上存在的车辆与路灯之间的相对位置关系信息具体包括：
对所述路面影像进行图像识别处理，从所述路面影像中提取得到其画面上存在的车牌，并利用下面公式(1)，确定画面上每个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值，
Figure FDA0003698554020000021
在上述公式(1)中，θ(t_i)表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值；t表示当前时刻；(x0,y0)表示所述路面影像的画面中心点坐标；[xs1(t_i),ys1(t_i)]表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘的左侧顶点坐标；[xs2(t_i),ys2(t_i)]表示当前时刻画面上第i个车牌的上边缘的右侧顶点坐标；f表示摄像头的焦距；
利用下面公式(2)，根据画面上每个车牌的上边缘中心点偏离摄像头的拍摄方向的角度值以及每个车牌的上边缘长度，确定每个车牌与路灯之间的相对距离，即每个车牌对应的车辆与路灯之间的相对距离，
Figure FDA0003698554020000022
在上述公式(2)中，S(t_i)表示当前时刻画面上第i个车牌与路灯之间的相对距离；L[R(t_i)]表示第R(t_i)种类型车辆的车牌的上边缘长度，其中第R(t_i)种类型车辆包括小客车、大客车、大货车或摩托车。
6.如权利要求5所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，根据所述相对位置关系信息和所述实际环境照度，调整路灯的出光亮度具体包括：
利用下面公式(3)，根据所述路面影像画面上存在的车牌数量，每个车牌与路灯之间的距离以及所述实际环境照度，确定路灯的出光亮度调整目标值，
Figure FDA0003698554020000031
在上述公式(3)中，G(t)表示当前时刻路灯的出光亮度调整目标值；E0表示预设照度阈值；E(t)表示当前时刻的实际环境照度值；GM表示路灯的最大出光亮度值；n(t)表示当前时刻得到的路面影像画面上存在的车牌数量；
Figure FDA0003698554020000032
表示所有车牌与路灯之间的距离中的最小值。
7.如权利要求6所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S4中，当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在状态信息具体包括：当路灯切换至日光充足工作模式时，通过安装在路灯上的红外传感器检测路灯附近区域的人员存在位置。
8.如权利要求7所述的基于光感的灯光自动调节方法，其特征在于：
在所述步骤S4中，根据所述人员存在状态信息，调整路灯的出光方向具体包括：
根据所述人员存在位置，调整路灯的出光照射方向和出光照射范围，从而使路灯能够瞄准附近区域的人员进行出光照明。
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