CN215117795U - 一种低照度条件下能见度确定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低照度条件下能见度确定装置，包括车辆检测模块、图像处理模块、能见度计算模块和支撑架，所述车辆检测模块和所述图像处理模块相连，所述图像处理模块与所述能见度计算模块相连；所述支撑架安装在高速公路旁，所述车辆检测模块设置在所述支撑架上。优点是：解决了低照度条件下能见度检测的问题，有效保障高速公路车辆行驶安全。结构简单，易于安装实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及能见度确定技术领域，尤其涉及一种低照度条件下能见度确定装置。
背景技术
近几年，随着高速公路全程监控的普及，多数高速公路每隔2公里就安装有一套摄像机系统，使得利用高速公路全程监控的摄像机资源，通过图像处理技术进行低能见度自动检测与识别成为可能。基于视频的能见度检测算法主要包括模板匹配、摄像机模型标定、双亮度差以及暗通道先验等方法。
模板匹配是将检测场景的图像与已知能见度的气象图像进行对比分析，获得能见度范围。如发明专利“一种能见度的全天候视频测量方法”(专利号201010255867.3)中人工设置的靶标，处理九个能见度条件下靶标的视频图像特征，利用神经网络对检测图像进行不同能见度范围的分类。该方法原理简单，但是需要大量已标定能见度信息的图像数据库进行训练，且易受检测场景中特有或随机物体遮挡的影响，搭建靶标也带来不小的工作量。
摄像机模型标定是直接将道路、轮廓线、车道分界线等既有设施作为目标物，通过摄像机模型标定和实时图形处理程序确定大气的消光系数，并利用克什米德定律计算大气能见度，如发明专利“基于视频的高速路段能见度测算方法”(申请号201711314039.0)所公布的方法。该方法无需搭建人工目标、成本低、稳定性及精度较高，但易受到多种复杂天气和道路环境(如雨雪天气对道路标线的覆盖，道路翻修改建、道路标线磨损等)的干扰，且在夜间艰难工作，难以满足全天候实时检测的需求。
双亮度差法是利用地平线附近两个距离的目标物和其对应水平天空背景亮度差的比值计算能见度。其在夜间能见度检测方面有极大优势，可以满足全天候检测的要求。与之相关的发明专利包括“能见度测量系统及方法”(专利号200910087989.3)以及“一种能见度测量系统和方法”(专利号201711274748.0)等。然而，该方法的不足之处是在检测时需要搭建人工目标，且对人工目标的亮度、尺寸、高度等参数要求很高，施工过程复杂。
暗通道先验是根据暗通道先验理论获得目标物到摄像点的透射率，利用透射率推导出大气消光系数，进而估算能见度。在绝大多数户外无雾图像的局部区域里，存在一些像素满足至少一个颜色通道的强度值很低。这些像素的最小值趋近于零，被称为暗像素。发明专利“一种基于视频图像的能见度检测方法”(专利号201510741206.4)表明，可借鉴暗通道先验法原理，获得高速公路上标志物到摄像点的透射率，通过引导滤波进行优化，结合朗伯-比尔定律求得消光系数，求出能见度值。
上述专利与相关研究表明：围绕上述四种方法的特点，除通过安装人工目标物实现了夜间低照度条件下的能见度检测装置外，暂时没有简便的方法处理夜间低照度条件下图像，实现全天候能见度检测仍存在很大难度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种低照度条件下能见度确定装置，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种低照度条件下能见度确定装置，包括车辆检测模块、图像处理模块、能见度计算模块和支撑架，所述车辆检测模块和所述图像处理模块相连，所述图像处理模块与所述能见度计算模块相连；所述支撑架安装在高速公路旁，所述车辆检测模块设置在所述支撑架上。
优选的，所述车辆检测模块包括监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪，所述监控摄像机、所述LED发光灯和激光测距仪均与所述图像处理模块相连。
优选的，所述图像处理模块包括检测服务器和嵌入式视频分析仪，所述嵌入式视频分析仪与所述检测服务器和所述能见度计算模块相连，所述监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪均与所述嵌入式视频分析仪相连。
优选的，所述能见度计算模块为电脑客户端和/或手机客户端。
本实用新型的有益效果是：解决了低照度条件下能见度检测的问题，有效保障高速公路车辆行驶安全。结构简单，易于安装实现。
附图说明
图1是本实用新型实施例中能见度确定装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实施例中，提供了一种低照度条件下能见度确定装置，包括车辆检测模块、图像处理模块、能见度计算模块和支撑架，所述车辆检测模块和所述图像处理模块相连，所述图像处理模块与所述能见度计算模块相连；所述支撑架安装在高速公路旁，所述车辆检测模块设置在所述支撑架上。
本实施例中，所述车辆检测模块包括监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪，所述监控摄像机、所述LED发光灯和激光测距仪均与所述图像处理模块相连。
本实施例中，所述图像处理模块包括检测服务器和嵌入式视频分析仪，所述嵌入式视频分析仪与所述检测服务器和所述能见度计算模块相连，所述监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪均与所述嵌入式视频分析仪相连。
本实施例中，所述能见度计算模块为电脑客户端和/或手机客户端。
本实施例中，能见度确定装置主要是通过对含有周边环境的视频图像目标作对比分析，并利用无监督的质量评价算法直接对测试图像进行训练，实时得出现场能见度数值。所述能见度的确定装置由车辆检测模块、图像处理模块、能见度计算模块和支撑架构成。
视频车辆检测模块由监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪构成，主要作用是实时拍摄高速公路车辆过往图像，当环境照度较低时，由LED发光灯进行适当的补光，以满足图像质量要求；激光测距仪用于测量监控摄像机与公路上虚拟线圈的直线距离。
图像处理模块由嵌入式视频分析仪和检测服务器构成，嵌入式视频分析仪主要作用是连接监控摄像机，将监控摄像机拍摄的视频图像简单封装后汇总到检测服务器中进行集中处理，以保证检测的实时要求。
能见度计算模块由客户端和能见度检测软件构成，主要功能是根据视频图像的透射率计算大气消光系数，并根据大气消光系数计算出当前的能见度数值。
支撑架包括竖直杆和水平杆，所述竖直杆的一端固定在地面上，另一端竖直向上延伸，所述水平杆的一端与所述竖直杆的延伸端可拆卸连接，所述监控摄像头、LED发光灯和激光测距仪均设置在所述水平杆上。所述监控摄像头和LED发光灯的数量可以根据具体的情况进行设置，以便更好的满足实际需求。所述竖直杆和所述水平杆可以采用伸缩杆，使其长度可调，以便更好的满足实际需求。
本实施例中，客户端中安装有能见度检测软件，能见度检测软件按照如下方式进行能见度检测：
将夜间车辆前灯或尾灯作为移动目标物，当车辆连续通过多个视频虚拟线圈时，依次截取视频图像并获取车灯区域的亮度值，基于朗伯比尔(光线在均匀介质中衰减)的公式，计算大气消光系数，并根据该系数折算出大气能见度。
能见度的确定方法步骤如下：
(1)在监控摄像机获取的视频图像中依次构造多个虚拟线圈，获取虚拟线圈到监控摄像机的直线距离；
(2)虚拟线圈至少为两个，且每个虚拟线圈只容纳一辆车的车灯，相邻虚拟线圈的实地间隔距离在10～20m之间。当虚拟线圈被车辆占据后，利用图像识别算法触发监控摄像机的截图功能，依次截取同一车辆触发多个虚拟线圈的多张图片；
(3)在进行图像处理时，利用边缘检测定位车灯位置；为排除车辆在通过不同虚拟线圈增加车灯照明，导致车灯固有亮度发生变化，需提取车灯轮廓，当多张图片的车灯轮廓基本相同时，计算轮廓内车灯在不同位置的平均视亮度；
(4)通过激光测距仪测量虚拟线圈到监控摄像机的直线距离，标记为d1、d2、d3……dn；
(5)假设车灯固有亮度为
在距离为d1位置的虚拟线圈采集到的车灯视亮度为
根据朗伯比尔公式由
同理，在距离为d2位置的虚拟线圈采集到的车灯平均视亮度为
根据朗伯比尔公式由
将两式相除可得到
(6)根据(5)中公式，在已知d1、d2、
的情况下，计算出大气小黄系数σ。当虚拟线圈数量超过2个时，可使用多次测量的数据相互组合进行计算，提高结果的准确性；
(7)根据气象光学能见度定义有：
V＝2.996/σ即求出当前能见度的数值。
通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
本实用新型提供了一种低照度条件下能见度确定装置，解决了低照度条件下能见度检测的问题，有效保障高速公路车辆行驶安全。结构简单，易于安装实现。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种低照度条件下能见度确定装置，其特征在于：包括车辆检测模块、图像处理模块、能见度计算模块和支撑架，所述车辆检测模块和所述图像处理模块相连，所述图像处理模块与所述能见度计算模块相连；所述支撑架安装在高速公路旁，所述车辆检测模块设置在所述支撑架上；
所述车辆检测模块包括监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪，所述监控摄像机、所述LED发光灯和激光测距仪均与所述图像处理模块相连；
所述图像处理模块包括检测服务器和嵌入式视频分析仪，所述嵌入式视频分析仪与所述检测服务器和所述能见度计算模块相连，所述监控摄像机、LED发光灯和激光测距仪均与所述嵌入式视频分析仪相连；
所述能见度计算模块为电脑客户端和/或手机客户端。
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