ES2276263T3 - Sistema y procedimiento de medicion de la visibilidad. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de medición de la visibilidad que comprende: proporcionar como mínimo una fuente de radiación (2) configurada para emitir un haz de radiación; proporcionar un aparato de adquisición de imagen (3) a una determinada distancia (Di) de dicha fuente de radiación (2) y orientado para adquirir, según orden, una imagen que contenga dicha fuente de radiación (2); apagar (110) dicha fuente de radiación (2) y adquirir (120) una primera imagen de dicha fuente de radiación (2) apagada; encender (130) dicha fuente de radiación (2) y adquirir (140) una segunda imagen de dicha fuente de radiación (2) encendida; y procesar (150) dichas primera y segunda imágenes para determinar la visibilidad del volumen de medición entre dicha fuente de radiación (2) y dicho aparato de adquisición de imagen (3); estando dicho procedimiento caracterizado porque el procesamiento de dichas primera y segunda imágenes comprende: determinar (150) una tercera imagen como diferencia entre dichas primera y segunda imágenes; determinar (300) un histograma (14) de los píxeles de dicha tercera imagen; determinar un cambio (DELTAL) de un pico (17) de dicho histograma con respecto a una posición de referencia (REF); y determinar una variación de la visibilidad (DELTAV) en dicho volumen de medición como función de dicho cambio (DELTAL).
Description
Sistema y procedimiento de medición de la
visibilidad.
La presente invención se refiere a un sistema y
procedimiento de medición de la visibilidad.
Más concretamente, la presente invención se
refiere a un sistema y procedimiento de medición de la visibilidad
a lo largo de una carretera, tal como una calle y/o vía principal,
una autopista, o cualquier carretera en general por la que
transiten vehículos; la descripción que sigue se refiere a esta
aplicación simplemente a título de ejemplo.
Como es sabido, la poca visibilidad en las
carreteras, especialmente autopistas, debida a la niebla, lluvia u
otras condiciones atmosféricas, es hoy una de las principales causas
de accidentes de tráfico. Por tanto, es fundamental ser capaces de
determinar y medir la visibilidad de la carretera con precisión,
para poner sobre aviso con antelación a los usuarios de los
vehículos en carretera cuando la visibilidad desciende por debajo
de un umbral de seguridad determinado.
Se utilizan sistemas de medición de la
visibilidad utilizados para fines distintos de la aplicación a
carreteras, por ejemplo, aeronáuticos o meteorológicos, y que se
basan esencialmente en el principio de emitir un haz de luz en la
zona de medición y procesar el haz de luz recibido para determinar
distintos parámetros que caracterizan la visibilidad de la zona
atravesada por el haz. Los sistemas aeronáuticos o meteorológicos de
medición usados actualmente emplean equipos de medición tales como
transmisómetros, reflectómetros o sensores de dispersión.
Los transmisómetros comprenden un proyector para
emitir un haz de luz en una dirección predeterminada; y un
fotorreceptor situado a una cierta distancia del proyector y
orientado hacia el proyector para recibir y procesar el haz de luz,
y proporcionar información referente a la visibilidad dentro del
espacio atravesado por el haz de luz.
Dicha información se obtiene comparando la
intensidad adquirida por el haz de luz durante la medición con la
que adquiere un haz de referencia en condiciones normales de
visibilidad, por ejemplo, en una atmósfera totalmente clara y
transparente.
Para mejorar la proporción señal/ruido y reducir
el error debido al componente de la luz dispersado por las
partículas atmosféricas externas a las atravesadas directamente por
el haz, el proyector y fotorreceptor de los transmisómetros del
tipo descrito anteriormente deben estar perfectamente alineados y
orientados uno en relación con el otro, lo que origina el uso de
estructuras de soporte sumamente pesadas y rígidas diseñadas para
evitar el mínimo movimiento del proyector y/o fotorreceptor de su
respectiva calibración inicial del haz y posiciones de
orientación.
Además, dado que las medidas realizadas usando
transmisómetros de la clase descrita anteriormente son muy
sensibles a las fluctuaciones de la intensidad de la luz en el
proyector al emitir el haz, los transmisómetros usados actualmente
deben estar provistos de circuitos electrónicos complejos para
controlar el proyector y mantener una intensidad estable del
haz.
Los reflectómetros se diferencian de los
transmisómetros descritos anteriormente en que el proyector y
fotorreceptor están situados uno junto al otro, para que el
fotorreceptor capte la intensidad de luz reflejada por las
partículas atravesadas por el haz de luz del proyector. El
principal inconveniente de los reflectómetros de este tipo es su
limitado intervalo, es decir, intervalo de medición, que impide su
utilización para medir la visibilidad en grandes áreas.
Los sensores de dispersión (dispersión hacia
delante y hacia atrás) comprenden un emisor de luz para generar el
haz de luz; y un fotorreceptor, que normalmente está colocado
enfrente del emisor, sin alinear con la trayectoria del haz, o está
colocado cerca del emisor, para medir la luz dispersada por las
partículas atravesadas por el haz. Al igual que los reflectómetros,
los sensores de dispersión también son de intervalo limitado, que
está restringido a la zona en la que se instala el sensor, y por
ello impide su utilización para medir la visibilidad en grandes
áreas, tales como carreteras.
Otro sistema de medición de visibilidad se
describe en la solicitud de patente francesa FR2745915, que describe
e ilustra un dispositivo que comprende: una fuente de luz; una
videocámara separada de la fuente de luz por un espacio en el que
se mide la visibilidad; y un módulo procesador conectado a la
videocámara y que recibe de ésta una señal que codifica la imagen
adquirida. La señal que codifica la imagen generada por la
videocámara es digitalizada y procesada por el módulo procesador,
el cual asegura la medición de la variación de la intensidad de la
luz de la imagen, determinando si la variación de la intensidad de
la luz cumple unas determinadas condiciones de baja visibilidad y,
si es así, transmitiendo la imagen adquirida y una señal de alarma a
una unidad de vídeo de control remoto.
El resumen de la patente
JP-62069147 describe un procedimiento de medición de
la visibilidad en el cual una cámara de estado sólido se conecta a
un dispositivo de control, y a un cuerpo de vista que tiene una
parte emisora de luz y una parte aproximada de cuerpo negro y un
medidor de iluminación. La luz de una fuente de luz es enviada por
una lente a la cámara en rayos paralelos y una imagen captada por la
cámara se envía al dispositivo. En tal estado, la radiación
luminosa de la parte emisora de luz se coloca en cero y se mide la
claridad por unidad de área de la parte aproximada de cuerpo negro y
la luz de fondo. A continuación, la radiación luminosa la ejerce la
parte emisora de luz, se mide la claridad por área unitaria de la
parte emisora de luz, y también la claridad por área unitaria de
una luz externa es derivada por el medidor de iluminación. Estos
valores se envían al dispositivo y se calcula la visibilidad de cada
objeto utilizando una expresión prescrita.
El resumen de la patente
JP-2002014038 describe un aparato de medición del
estado de la visibilidad que comprende una cámara de televisión que
proyecta un índice, colocada en una posición separada por una
distancia prescrita por aire intercalado. El índice comprende dos
regiones, cuyas cromaticidades son distintas. Partiendo de la señal
de imagen de la cámara de televisión, un procesador encuentra el
grado de visibilidad basado en la proporción del grado encontrado
al grado de la distancia entre las cromaticidades de las dos
regiones del índice, en un estado que sustancialmente no se ve
influido por la turbulencia del aire.
El resumen de la patente del documento
JP-06308256 describe un procedimiento de detección
de niebla y nubosidad en el que la imagen del monitor alrededor de
una torre de acero es un área de control, por ejemplo, fotografiada
por una cámara CCTV, procesada por un circuito procesador de imagen,
en el que se mide el histograma de luminancia, y se calcula la
distribución de luminancia. La luminancia en cada punto de la imagen
del monitor está dividida en 256 gradaciones, la luminancia está
indicada en el eje horizontal, el número de elementos de la imagen
está indicado en el eje vertical del histograma de luminancia, la
dispersión del histograma de luminancia se obtiene en el intervalo
25-28, y el pico se encuentra en este intervalo. La
torre de acero y el fondo son invisibles salvo por una imagen
similar a una aguja cercana a la cámara en la imagen del monitor
cuando se produce niebla, la dispersión de luminancia se sitúa en
el intervalo del valle de 20-25 formado entre dos
picos, se puede detectar la existencia de niebla cuando la
dispersión de luminancia obtenida se compara con ésta, se elimina o
reduce el efecto de la niebla o nubosidad sobre el dispositivo de
detección de penetración y se mejora la precisión del monitor.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un sistema diseñado para reunir una mejor y más precisa
información de la medición de la visibilidad.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento de medición de la visibilidad y un sistema de
medición de la visibilidad, tal como se definen en las
reivindicaciones adjuntas.
Una realización no limitativa de la presente
invención se describirá a título de ejemplo con referencia a los
dibujos que se acompañan, en los que:
La Figura 1 muestra,
esquemáticamente, el sistema de medición de la visibilidad según las
enseñanzas de la presente invención;
La Figura 2 muestra un
organigrama de las operaciones de medición de visibilidad realizadas
por el sistema;
La Figura 3 muestra un
organigrama de las operaciones de procesamiento de imágenes
adquiridas realizadas por el sistema;
Las Figuras 4, 5 y 6 muestran tres
histogramas relativos a tres imágenes adquiridas por un aparato de
adquisición de imagen que forma parte del sistema de la Figura
1.
El número 1 en la Figura 1 indica en su conjunto
un sistema de medición para medir la visibilidad en cualquier zona
o región o a lo largo de cualquier carretera, al cual se refiere la
siguiente descripción simplemente a título de ejemplo.
El sistema de medición 1 comprende
sustancialmente un número de fuentes de radiación, es decir, una
serie de dispositivos emisores 2, que están situados uno después de
otro con las respectivas distancias de separación, a lo largo de la
carretera cuya visibilidad se va a medir, y que se encienden, según
orden, para emitir respectivos haces de radiación en una dirección
determinada; y un aparato de adquisición de imagen 3 situado a una
distancia determinada de los dispositivos emisores 2 para encuadrar
y así proporcionar una imagen que contenga los dispositivos
emisores 2.
En el ejemplo de la Figura 1, cada fuente de
radiación, es decir, cada dispositivo emisor 2, está situado a lo
largo de la carretera a una respectiva distancia D_{i} (i varía de
1 a n) del aparato de adquisición de imagen 3, y se define, por
ejemplo, por un fotoemisor para generar el haz de radiación, según
orden, en una dirección predeterminada preferentemente orientado
hacia el aparato de adquisición de imagen 3.
En el ejemplo mostrado, el haz de radiación de
cada dispositivo emisor 2 se define mediante un haz de luz que
tiene un espectro de frecuencia, preferentemente aunque no
necesariamente, en la región infrarroja (longitud de onda de 800 nm
o superior).
Como se deduce de la descripción anterior, el
haz de radiación puede tener obviamente un espectro de frecuencia
de luz en la región visible (400 a 760 nm) o región ultravioleta
(300 nm aproximadamente).
El aparato de adquisición de imagen 3 se puede
definir mediante una cámara fotográfica o videocámara o cámara de
televisión, o cualquier aparato similar capaz de captar y adquirir
una o más imágenes en el mismo espectro de frecuencia de la luz
emitida por la fuente de radiación, y de proporcionarla en forma de
una señal digital codificada. En el ejemplo de la Figura 1, el
aparato de adquisición de imagen 3 se define mediante una cámara de
televisión (en lo sucesivo indicado por el número 3) orientada para
encuadrar los dispositivos emisores 2 a lo largo de la carretera
cuya visibilidad se va a medir. En el ejemplo de la Figura 1, la
cámara de televisión 3 capta y adquiere imágenes con un espectro de
frecuencia preferentemente en la región infrarroja, pero obviamente
puede captar y adquirir imágenes con un espectro de frecuencia en la
región ultravioleta y/o visible.
Más concretamente, la cámara de televisión 3
comprende sustancialmente un ensamblaje óptico 6 con un tamaño y
diseño para cubrir preferentemente los dispositivos emisores 2
alineados a lo largo de la carretera; un sensor 7, preferentemente,
aunque no necesariamente, monocromático fotosensible, por ejemplo,
un sensor CCD o CMOS para recibir la imagen "infrarroja"
adquirida y proyectada por el ensamblaje óptico 6, y proporcionarla
en forma de señal; y un circuito procesador 8 para recibir y
procesar adecuadamente la señal del sensor fotosensible 7, y a su
vez, proporcionar la imagen de los dispositivos emisores 2 en forma
digital.
En referencia a la Figura 1, el sistema de
medición 1 también comprende una unidad central de procesamiento 9
para controlar y coordinar adecuadamente el encendido/apagado de los
dispositivos emisores 2 y la adquisición de imagen por parte de la
cámara de televisión 3, y para procesar adecuadamente las imágenes
adquiridas, tal como se describen en detalle más adelante, para
proporcionar información relativa a la visibilidad medida a lo
largo de la carretera.
Más concretamente, la unidad central de
procesamiento 9 comprende sustancialmente un bloque de control 10
conectado a cada dispositivo emisor 2 para controlar el
encendido/apagado del dispositivo emisor 2 y a la cámara de
televisión 3 para controlar la adquisición de la imagen que muestra
los dispositivos emisores 2.
La unidad central de procesamiento 9 también
comprende un bloque procesador 11 para realizar diferentes
operaciones de procesamiento en la imagen digital desde la cámara
de televisión 3, y para proporcionar información relativa a la
visibilidad a lo largo de la carretera.
La Figura 2 muestra un organigrama de las
operaciones de medición de la visibilidad realizadas por el sistema
1.
En primer lugar, el sistema 1 realiza un número
de operaciones de análisis y segmentación para determinar, dentro
de la imagen adquirida por la cámara de televisión 3, las
sub-imágenes asociadas con los dispositivos
emisores 2. Es decir, en referencia a las Figuras 4, 5 y 6, cada
sub-imagen comprende una porción interior que
muestra la imagen del dispositivo emisor 2 y un encuadre exterior
que muestra la imagen alrededor del dispositivo emisor 2. Por medio
de la operación de análisis y segmentación, el sistema de medición 1
es capaz de determinar cada sub-imagen y de limitar
ventajosamente el procesamiento de la imagen principal a los píxeles
de la imagen adquirida que contienen información pertinente para la
medición de la visibilidad.
Después del análisis y la segmentación de las
sub-imágenes, el bloque de control 10 apaga cada
dispositivo emisor 2 (bloque 110) y activa la cámara de televisión
3, que adquiere una primera imagen que muestra los dispositivos
emisores 2 apagados (bloque 120) y proporciona la primera imagen al
bloque procesador 11 por el cual es memorizada temporalmente.
Una vez que se adquiere la primera imagen, el
bloque de control 10 enciende cada dispositivo emisor 2 (bloque
130) y activa la cámara de televisión 3 para adquirir una segunda
imagen que muestra los dispositivos emisores 2 encendidos y que se
proporciona al bloque procesador 11 (bloque 140) y es memorizada
temporalmente por éste. En este punto, el bloque de control 10
puede encender simultáneamente todos los dispositivos emisores 2
para adquirir una imagen que muestre todos los dispositivos
emisores 2 encendidos.
Se debe señalar que el bloque procesador 11
codifica cada imagen en una matriz de píxeles respectiva, cada uno
de los cuales se caracteriza por un valor numérico diferenciado que
indica un "nivel" de intensidad determinado del haz de
radiación en la zona correspondiente al píxel de la imagen adquirida
por la cámara de televisión 3. Por ejemplo, se puede codificar la
imagen según una escala del nivel de intensidad en el cual el valor
diferenciado de cada píxel de la matriz puede oscilar entre un valor
numérico máximo y un valor numérico mínimo.
Por motivos de simplicidad, la descripción
siguiente utiliza la terminología usada habitualmente en el
procesamiento de imágenes adquiridas por cámaras de televisión
convencionales (que funcionan en el intervalo visible) y en el que
la imagen se codifica según una escala de grises. Más concretamente,
el valor diferenciado de cada píxel de la matriz puede oscilar
entre un valor numérico máximo (p.ej. 256) y un valor numérico
mínimo (generalmente 0) correspondiente a los niveles de claridad
"blanco" y "negro" respectivamente. La técnica de
codificación de una imagen en forma de número de matriz es conocida
y por ello no se describe con más detalle.
En este punto, el bloque procesador 11 procesa
la primera y la segunda imagen para obtener información sobre la
visibilidad en el volumen de medición entre cada dispositivo emisor
2 y la cámara de televisión 3 (bloque 150). Más específicamente, el
bloque procesador 11 calcula una tercera imagen calculando la
diferencia entre el valor numérico de cada píxel de la primera
matriz de la primera imagen y el valor numérico del píxel
correspondiente de la segunda matriz de la segunda imagen, y
asignando el número resultante, es decir, el valor diferenciado del
nivel de intensidad resultante, a un píxel correspondiente en una
tercera matriz relacionada con la tercera imagen. Así la tercera
matriz codifica una imagen formada por la "diferencia" entre la
primera y la segunda imagen adquiridas por la cámara de televisión
3.
Una vez que se calcula la tercera imagen, el
bloque procesador 11 analiza la tercera matriz (bloque 160) para
obtener información sobre la "percepción visual" de cada
dispositivo emisor 2 en la tercera imagen, y de acuerdo con esto,
medir la visibilidad a lo largo de la carretera o en la zona en la
que se instalan los dispositivos emisores 2. Más concretamente,
mediante el análisis anterior, el bloque procesador 11 proporciona
información relativa a la absorción de energía del haz de radiación
provocada por las partículas (p. ej. partículas de vapor u otros
elementos entorpecedores) suspendidas en el volumen de medición
entre cada dispositivo emisor 2 y la cámara de televisión 3, y a la
dispersión hacia delante del haz de radiación provocada por las
mismas partículas u otros elementos
refractantes.
refractantes.
Más concretamente, las operaciones de análisis
de imagen realizadas por el bloque procesador 11 en la tercera
imagen se muestran en el organigrama de la Figura 3, y se basan
sustancialmente en el análisis de un histograma de los niveles de
intensidad de los píxeles que definen cada
sub-imagen para determinar la variación de la
visibilidad de la sub-imagen dentro del volumen de
medición entre la cámara de televisión 3 y el dispositivo emisor 2
y así determinar las condiciones de visibilidad. En el caso de baja
visibilidad, se determina que un valor relacionado con la
dispersión hacia delante del haz de radiación establece la causa de
la variación de la visibilidad.
Con referencia a la Figura 3, al analizar la
tercera imagen (bloque 160 en la Figura 2), el bloque procesador 11
determina un histograma 14 de los píxeles en conjunto que forman
cada sub-imagen 15 (bloque 300 en la Figura
3).
Las Figuras 4, 5 y 6 muestran tres ejemplos de
histogramas 14 obtenidos al procesar tres
sub-imágenes 15, y en los cuales cada valor del eje
Y corresponde al número de píxeles de la sub-imagen
15 correspondiente que tiene el mismo valor numérico, es decir, el
mismo nivel de gris, y el eje X muestra los niveles de gris. Más
concretamente, en los ejemplos mostrados, cada histograma 14
comprende dos picos: un primer pico 16 (en los niveles oscuros de
gris alrededor del nivel 0) relativo a los píxeles del encuadre
exterior de la sub-imagen (los píxeles oscuros en
cada imagen de "diferencia", es decir, los niveles de gris
cercanos a 0, corresponden a las zonas de la
sub-imagen cuya claridad no cambia entre la primera
y la segunda imagen); y un segundo pico 17 (cercano a los niveles
más claros de gris) relativo a los píxeles de la porción central que
muestran el dispositivo emisor 2. En el ejemplo mostrado, los
niveles altos de gris se deben a una variación brusca de la
claridad (encendido del dispositivo emisor 2) entre la primera y la
segunda imagen.
Una vez determinado el histograma de la
sub-imagen, el bloque procesador 11 determina el
cambio \DeltaL del segundo pico 17 del histograma 14 con respecto
a una posición de referencia indicada como REF en la Figura 4 e
indicando la posición del segundo pico 17 en un histograma de
referencia correspondiente a unas condiciones de visibilidad
perfectas. La posición de referencia REF del histograma puede
determinarse obviamente al calibrar el sistema con visibilidad
óptima en el volumen de medición. La Figura 4 muestra un ejemplo de
histograma 14 correspondiente a una sub-imagen 15
en unas condiciones de visibilidad óptimas.
Una vez determinado el cambio \DeltaL del
segundo pico 17 con respecto al punto de referencia REF, el bloque
procesador 11 calcula la variación de la visibilidad \DeltaV en el
volumen de medición entre la cámara de televisión 3 y el
dispositivo emisor 2 correspondiente a la sub-imagen
procesada (bloque 320). En el ejemplo mostrado, la variación de la
visibilidad \DeltaV se determina según la ecuación:
\Delta
V=\alpha * \Delta
L
en la que \alpha es la función de
transformación entre el dominio del nivel de gris y el dominio de la
visibilidad del
histograma.
En este punto, el bloque procesador 11 determina
si la variación de la visibilidad \DeltaV satisface una relación
dada con un umbral de visibilidad predeterminado \DeltaVR (bloque
330). El umbral de visibilidad predeterminado \DeltaVR puede, por
ejemplo, ser una condición límite de visibilidad y la relación se
puede satisfacer cuando \DeltaV es menor y/o igual al umbral
predeterminado \DeltaVR.
En el caso de una respuesta positiva (resultado
SÍ del bloque 330), es decir, si se satisface la relación entre la
variación de la visibilidad y el umbral de visibilidad
predeterminado, el bloque procesador 11 indica unas condiciones de
visibilidad suficientes o aceptables (bloque 340) en el volumen de
medición entre la cámara de televisión 3 y el dispositivo emisor 2
analizado (condiciones mostradas en la Figura 4). Por el contrario,
en el caso de una respuesta negativa (resultado NO del bloque 330),
el bloque procesador 11 determina unas condiciones pobres de
visibilidad, y realiza una serie de operaciones para discriminar
entre unas condiciones en las cuales la baja visibilidad se debe a
la presencia de elementos refractantes, tales como niebla y/o
vapor, en el volumen de medición, de unas condiciones en las cuales
la baja visibilidad se debe a elementos entorpecedores presentes en
el volumen de trabajo o depositados por la atmósfera en el
ensamblaje óptico 6 de la cámara de televisión 3 o en los elementos
ópticos (no mostrados) de los dispositivos emisores 2. Las Figuras
5 y 6 muestran dos histogramas y sub-imágenes
respectivas, cada una relativa a unas condiciones pobres de
visibilidad.
Dicha discriminación se hace como una función
del ancho del segundo pico 17 en el histograma.
\newpage
Más concretamente, en este punto (bloque 350),
el bloque procesador 11 realiza las siguientes operaciones:
- mide el ancho L del segundo pico; y normaliza el ancho L con respecto a la dimensión del área de análisis de la sub-imagen mediante la ecuación siguiente:
B=L\ (\mu +
3\sigma) - L\ (\mu +
3\sigma)
- en la que B es el ancho normalizado, \mu y \sigma son la media y la desviación típica respectivamente del segundo pico del histograma, y L(x) es el nivel de gris determinado en la posición x del histograma. Se debería señalar que el ancho normalizado B está relacionado con la cantidad de refracción hacia delante del haz de radiación.
Siguiendo el cálculo anterior, el bloque
procesador 11 determina si el ancho normalizado B satisface una
relación dada con un valor predeterminado K relacionado con un
umbral de refracción predeterminado (bloque 360). La relación se
puede satisfacer, por ejemplo, cuando el ancho normalizado B es
mayor o igual que el valor predeterminado K.
En caso de una respuesta positiva (resultado Sí
del bloque 360), es decir, si el ancho normalizado B es mayor o
igual que el valor predeterminado K (ejemplo mostrado en la Figura
6), el bloque procesador 11 indica una visibilidad baja en el
volumen de medición debida a la presencia de elementos
entorpecedores en el volumen de trabajo, o a elementos
entorpecedores depositados o acumulados en el ensamblaje óptico 6 de
la cámara de televisión 3 o en los elementos ópticos (no mostrados)
de los dispositivos emisores 2.
Por el contrario, en caso de una respuesta
negativa (resultado NO del bloque 360), es decir, si el ancho
normalizado B está por debajo del valor predeterminado K (ejemplo
mostrado en la Figura 5), el bloque procesador 11 indica una
visibilidad baja en el volumen de medición debida a la presencia de
elementos refractantes, tales como vapor, niebla, etc., en el
volumen de trabajo.
Además de ser extremadamente sencilla de
producir empleando dispositivos y equipamiento utilizados
normalmente, el sistema 1 tal como se ha descrito anteriormente
tiene también la ventaja de determinar con precisión las
condiciones de visibilidad a lo largo de la sección de carretera
entre cada dispositivo emisor 2 y cámara de televisión 3.
Otra ventaja importante del sistema 1 es la de
discriminar entre los dos tipos de condiciones que causan baja
visibilidad, es decir, las condiciones en las cuales la visibilidad
baja se debe a la presencia de elementos entorpecedores, tales como
gases o partículas, en el volumen de medición, o a elementos
entorpecedores que se acumulan en los componentes ópticos de la
cámara de televisión o de los dispositivos emisores, y las
condiciones en las cuales la baja visibilidad se debe a la
presencia de elementos refractantes, tales como niebla o vapor, en
el volumen de medición.
Otra ventaja del sistema 1 es la de permitir
mediciones de la visibilidad en un gran volumen de trabajo que
cubre zonas extensas, tales como secciones largas de carretera.
Obviamente, se pueden hacer modificaciones al
sistema 1 tal como se describe e ilustra aquí sin alejarse, no
obstante, del alcance de la presente invención.
En especial, en una variación que no se muestra,
el bloque 130 enciende sucesivamente los dispositivos emisores 2,
en lugar de simultáneamente, y la segunda imagen correspondiente se
adquiere (bloque 140) cuando se enciende cada uno. Las operaciones
de seguimiento, para determinar la tercera imagen como una función
de cada primera y segunda imagen, y para procesar cada tercera
imagen, son obviamente las mismas que se han descrito
anteriormente.
Claims (18)
1. Un procedimiento de medición de la
visibilidad que comprende:
- proporcionar como mínimo una fuente de radiación (2) configurada para emitir un haz de radiación;
- proporcionar un aparato de adquisición de imagen (3) a una determinada distancia (D_{i}) de dicha fuente de radiación (2) y orientado para adquirir, según orden, una imagen que contenga dicha fuente de radiación (2);
- apagar (110) dicha fuente de radiación (2) y adquirir (120) una primera imagen de dicha fuente de radiación (2) apagada;
- encender (130) dicha fuente de radiación (2) y adquirir (140) una segunda imagen de dicha fuente de radiación (2) encendida; y
- procesar (150) dichas primera y segunda imágenes para determinar la visibilidad del volumen de medición entre dicha fuente de radiación (2) y dicho aparato de adquisición de imagen (3);
- estando dicho procedimiento caracterizado porque el procesamiento de dichas primera y segunda imágenes comprende:
- determinar (150) una tercera imagen como diferencia entre dichas primera y segunda imágenes;
- determinar (300) un histograma (14) de los píxeles de dicha tercera imagen;
- determinar un cambio (\DeltaL) de un pico (17) de dicho histograma con respecto a una posición de referencia (REF); y
- determinar una variación de la visibilidad (\DeltaV) en dicho volumen de medición como función de dicho cambio (\DeltaL).
2. El procedimiento de la reivindicación
1, en el que dicha variación de la visibilidad (\DeltaV) se
determina según la ecuación siguiente:
\Delta
V=\alpha * \Delta
L
- en la que \alpha es una función de transformación entre un dominio del nivel de claridad de dicho histograma y un dominio de visibilidad.
3. El procedimiento de la reivindicación
1 ó 2, que comprende además:
- determinar (330) si dicha variación de la visibilidad (\DeltaV) satisface una relación dada con un umbral de variación predeterminado; y
- determinar (340, 350, 360, 370, 380) unas condiciones correctas de visibilidad en dicho volumen de medición cuando se satisface dicha relación, y unas condiciones pobres de visibilidad en dicho volumen de medición cuando no se satisface dicha relación.
4. El procedimiento de la reivindicación
3, que comprende además:
- medir (350) un ancho de dicho pico (17); y
- determinar un estado de visibilidad que provoca dichas condiciones pobres de visibilidad como función del ancho de dicho pico.
5. El procedimiento de la reivindicación
4, en el que la medición de dicho ancho del pico comprende:
- determinar un primer valor relacionado con dicho ancho según la ecuación siguiente:
B=L\ (\mu +
3\sigma) - L\ (\mu +
3\sigma)
en la que B es un ancho
normalizado, \mu y \sigma son la media y la desviación típica
respectivamente del pico del histograma, y L(x) es un nivel
de intensidad determinado en una posición x del
histograma.
6. El procedimiento de la reivindicación
5, en el que la determinación de dicho estado de visibilidad
comprende:
- determinar si dicho primer valor relacionado con dicho ancho satisface una relación dada con un umbral de referencia predeterminado.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que proporcionar al menos una
fuente de radiación comprende:
- proporcionar un número de fuentes de radiación (2) a distancias diferentes de dicho aparato de adquisición de imagen (3).
8. El procedimiento de la reivindicación
7, que comprende además:
- apagar (110) cada fuente de radiación (2) y adquirir (120) una primera imagen de cada fuente de radiación (2) apagada; y
- encender (130) cada fuente de radiación (2) y adquirir (140) una segunda imagen de cada fuente de radiación (2) encendida.
9. El procedimiento de la reivindicación
8, en el que el apagado de cada fuente de radiación comprende:
- apagar (110) todas las fuentes de radiación (2) simultáneamente; y
en el que el encendido de cada fuente de
radiación comprende:
- encender (130) todas las fuentes de radiación (2) simultáneamente.
10. Un sistema de medición de la
visibilidad (1) que comprende:
- al menos una fuente de radiación (2) configurada para emitir un haz de radiación;
- un aparato de adquisición de imagen (3) provisto a una distancia dada (D_{i}) de dicha fuente de radiación (2) y orientado y para adquirir, según orden, una imagen que contenga dicha fuente de radiación (2);
- medios de control (10) configurados para controlar dicha fuente de radiación (2) y dicho aparato de adquisición de imagen (3) para apagar dicha fuente de radiación (2) y adquirir una primera imagen de dicha fuente de radiación (2) apagada, y para encender dicha fuente de radiación (2) y adquirir una segunda imagen de dicha fuente de radiación (2) encendida; y
- medios de procesamiento (11) configurados para procesar dichas primera y segunda imágenes para determinar la visibilidad del volumen de medición entre dicha fuente de radiación (2) y dicho aparato de adquisición de imagen (3);
estando dicho sistema de medición de la
visibilidad (1) caracterizado porque dichos medios de
procesamiento (11) están configurados para:
- determinar (150) una tercera imagen como diferencia entre dichas primera y segunda imágenes;
- determinar (300) un histograma (14) de los píxeles de dicha tercera imagen; y
- determinar un cambio (\DeltaL) de un pico (17) de dicho histograma con respecto a una posición de referencia (REF); y
- determinar una variación de la visibilidad (\DeltaV) en dicho volumen de medición como función de dicho cambio (\DeltaL).
11. El sistema de la reivindicación 10, en
el que dicha variación de la visibilidad (\DeltaV) se determina
según la ecuación siguiente:
\Delta
V=\alpha * \Delta
L
en la que \alpha es una función
de transformación entre un dominio del nivel de claridad de dicho
histograma y un dominio de
visibilidad.
12. El sistema de la reivindicación 10 u
11, en el que dichos medios de procesamiento (11) están además
configurados para:
- determinar (330) si dicha variación de la visibilidad (\DeltaV) satisface una relación dada con un umbral de variación predeterminado; y
- determinar (340, 350, 360, 370, 380) unas condiciones correctas de visibilidad en dicho volumen de medición cuando se satisface dicha relación, y unas condiciones pobres de visibilidad en dicho volumen de medición cuando no se satisface dicha relación.
13. El sistema de la reivindicación 12, en
el que dichos medios de procesamiento (11) están además configurados
para:
- medir un ancho de dicho pico (17); y
- determinar un estado de visibilidad que causa dichas condiciones pobres de visibilidad como función del ancho de dicho pico.
14. El sistema de la reivindicación 13, en
el que dichos medios de procesamiento (11) están además configurados
para:
- determinar un primer valor relacionado con dicho ancho según la ecuación siguiente:
B=L\ (\mu +
3\sigma) - L\ (\mu +
3\sigma)
en la que B es un ancho
normalizado, \mu y \sigma son la media y la desviación típica,
respectivamente, del pico del histograma, y L(x) es un nivel
de intensidad determinado en una posición x del
histograma.
15. El sistema de la reivindicación 14, en
el que dichos medios de procesamiento (11) están además configurados
para:
- determinar si dicho primer valor relacionado con dicho ancho satisface una relación dada con un umbral de referencia predeterminado.
16. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes 10 a 15, que comprende además:
- un número de fuentes de radiación (2) provistas a distancias diferentes de dicho aparato de adquisición de imagen (3).
17. El sistema de la reivindicación 16, en
el que dichos medios de control (10) están además configurados para
controlar dichas fuentes de radiación (2) y dicho aparato de
adquisición de imagen (3) para:
- apagar (110) cada fuente de radiación (2) y adquirir (120) una primera imagen de cada fuente de radiación (2) apagada; y
- encender (130) cada fuente de radiación (2) y adquirir (140) una segunda imagen de cada fuente de radiación (2) encendida.
18. El sistema de la reivindicación 17, en
el que dichos medios de control (10) están además configurados para
controlar dichas fuentes de radiación (2) y dicho aparato de
adquisición de imagen (3) para:
- apagar (110) todas las fuentes de radiación (2) simultáneamente; y
- encender (130) todas las fuentes de radiación (2) simultáneamente.
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