CN107816974B - 隧道入口行车视距测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道入口行车视距测量装置及测量方法，其包括工业相机和标靶，所述标靶包括两个以上并按预设间距设置在隧道洞口的内部，所述工业相机设置在隧道洞口的外部并用于采集隧道洞口内的标靶的图像；其中，所述工业相机与所述隧道洞口之间的水平距离为L1，所述隧道洞口内第一个标靶与所述隧道洞口之间的水平距离为L2，相邻两个标靶之间的间距为L3；所述测量装置根据所述图像中人眼可见的标靶的数量n进行计算行车视距L；结构简单，操作方便，特别适用于隧道洞口的行车视距的测量，测量结果稳定可靠；可用以通过该行车视距对隧道照明***进行自动调光控制，既保证了驾驶安全性，又减少了电量浪费。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道入口行车视距测量装置及其对应的测量方法。
背景技术
驾驶人的行车视距是保证行车安全的重要条件，是评价道路视觉环境优劣的量化指标，也是提高车辆安全行驶的重要前提。目前的视距检测方法主要有基于运行车速的视距检测、不同道路与车型的视距检测以及公路三维动态视距计算。
但是，基于运行车速的视距检测和不同道路与车型的视距检测主要适用于普通公路，不适用于隧道洞口的视距测量；公路三维动态视距检测方法虽然考虑了更多视距的影响因素，更能够反映真实的道路情况，但道路三维模型的建立需要详细的道路几何信息，且模型建立较为复杂，由于已建道路可能存在设计资料缺乏，后期改扩建较多的情况，建模难度较大导致视距检测效率不高。
由于白天隧道内、外的亮度差别极大，人眼对亮度差的感知会适应滞后，就会让人突然产生“黑洞”的感觉，如果车速过快，极易发生交通事故。为消除高速公路隧道"黑洞效应",缓解驾驶员进出隧道洞口的心里负荷,需对公路隧道入口照明进行合理设计以使隧道内亮度与隧道外自然光亮度之间在满足最小亮度的前提下进行平稳过渡。
目前，隧道照明设计者依据规范通常把隧道分为入口段、过渡段、中间段和出口段等四个段来设计照明。各段的长度和照度是从全年行车安全要求出发，对洞内最大照度的设计是以全年洞外最大亮度和最高行车时速来确定隧道内各段的灯具功率和灯具分布密度。能够实现照明自动控制的非常有限，通常因线路布线回路的限制，只能做到2、3级人工或自动控制，对于如天气、车速、车流量等参数只是在设计阶段给予以最大值考虑，最终各段照明的长度和照度也始终是处于最大值状态。对于天气、车速、车流量等时变参数无法从宏观上对整个隧道的照明进行自适应方式调制。因此，目前这种传统设计与使用的隧道照明***存在着大量电能浪费问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种隧道入口行车视距测量装置及测量方法，结构简单，操作方便，特别适用于隧道洞口的行车视距的测量，测量结果稳定可靠。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种隧道入口行车视距测量装置，其包括：工业相机(10)和标靶(20)，所述标靶(20)包括两个以上并按预设间距设置在隧道洞口(30)的内部，所述工业相机(10)设置在隧道洞口(30)的外部并用于采集隧道洞口(30)内的标靶(20)的图像；其中，所述工业相机(10)与所述隧道洞口(30)之间的水平距离为L1，所述隧道洞口(30)内第一个标靶(20)与所述隧道洞口(30)之间的水平距离为L2，相邻两个标靶(20)之间的间距为L3；所述测量装置根据所述图像中人眼可见的标靶(20)的数量n进行计算行车视距L，即,行车视距L＝L1+L2+(n-1)*L3。
优选的，所述工业相机(10)包括两台，其中一台工业相机(10)用于拍摄大视角图像以获取视场亮度，其中另一台工业相机(20)用于拍摄远焦图像以获取图像中的标靶(20)的数量；根据所述大视角图像中的视场亮度进行判断所述远焦图像中人眼可见的标靶(20)的数量n。
优选的，所述工业相机(10)的安装高度H1为距离地面2.5米，且该工业相机(10)与所述隧道洞口(30)之间的水平距离为L1为40米。
优选的，所述标靶(20)的总数量为6个，每个标靶(20)的安装高度H2为距离地面1.米，所述隧道洞口(30)内第一个标靶(20)与所述隧道洞口(30)之间的水平距离为L2为50米，相邻两个标靶(20)之间的间距为L3为10米。
优选的，所述工业相机(10)放置于恒温防护罩内。
优选的，所述标靶(10)的靶面为不发光的圆形平板，并通过支撑架垂直安装在隧道侧墙上；所述标靶(10)的靶面直径为0.2米。
对应的，本发明还提供一种隧道入口行车视距测量方法，其包括以下步骤：
a.在隧道洞口(30)的内部设置标靶(20)，所述标靶(20)包括两个以上并按预设间距布置，所述隧道洞口(30)内第一个标靶(20)与所述隧道洞口(30)之间的水平距离为L2，相邻两个标靶(20)之间的间距为L3；
b.在隧道洞口(30)的外部设置工业相机(10)，用于采集隧道洞口(30)内的标靶(20)的图像，所述工业相机(10)与所述隧道洞口(30)之间的水平距离为L1；
c.根据所述工业相机(10)采集的标靶(20)的图像中人眼可见的标靶(20)的数量n进行计算行车视距L，即,行车视距L＝L1+L2+(n-1)*L3。
优选的，所述的步骤b中，所述工业相机(10)采集隧道洞口(30)内的标靶(20)的图像，进一步包括：
b1.拍摄大视角图像,通过对所述大视角图像进行灰度计算得到图像灰度值，并根据该图像灰度值进行映射计算得到对应的视场亮度；
b2.拍摄远焦图像，通过对所述远焦图像进行特征提取，以获取图像中的标靶(20)的数量。
优选的，所述的步骤b2中，对所述远焦图像进行特征提取，是指对所述远焦图像进行边缘检测得到图像中所有边缘，并通过形态学滤波算法对所述边缘进行过滤，最后通过目标匹配算法提取与所述标靶(20)相匹配的图像特征。
优选的，所述的步骤c中，所述人眼可见的标靶(20)的数量n的计算，进一步包括：
c1.在远焦图像中，提取每个标靶及邻近区域的图像特征；所述图像特征包括以下任一种或两种以上的组合：灰度均值、灰度方差、边缘强度、边缘长度、颜色分布、颜色偏差；
c2.采用模糊推理与支持向量机相结合的分类算法，对每个靶标(20)，以所述远焦图像的图像特征和所述大视角图像的对应位置的视场亮度为输入，以靶标是否人眼可见为输出，自动判断所述靶标可见性；
c.对人眼可见的标靶进行数量统计。
本发明的有益效果是：
本发明的一种隧道入口行车视距测量装置及测量方法，其通过在隧道洞口外部设置工业相机对隧道洞口内的标靶进行图像拍摄，并根据识别的标靶数量进行计算行车视距，结构简单，操作方便，特别适用于隧道洞口的行车视距的测量，测量结果稳定可靠；可用以通过该行车视距对隧道照明***进行自动调光控制，既保证了驾驶安全性，又减少了电量浪费。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一种隧道入口行车视距测量装置的布局结构示意图；
图中，
10-工业相机；20-标靶；30-隧道洞口；
L1-工业相机与隧道洞口的水平距离；L2-标靶与隧道洞口的水平距离；L3-标靶之间的间距；H1-工业相机的安装高度；H2-标靶的安装高度。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的一种隧道入口行车视距测量装置，其包括：工业相机10和标靶20，所述标靶20包括两个以上并按预设间距设置在隧道洞口30的内部，所述工业相机10设置在隧道洞口30的外部并用于采集隧道洞口30内的标靶20的图像；其中，所述工业相机10与所述隧道洞口30之间的水平距离为L1，所述隧道洞口30内第一个标靶20与所述隧道洞口30之间的水平距离为L2，相邻两个标靶20之间的间距为L3；所述测量装置根据所述图像中人眼可见的标靶20的数量n进行计算行车视距L，即,行车视距L＝L1+L2+(n-1)*L3。
本实施例中，所述工业相机10包括两台，其中一台工业相机10用于拍摄大视角图像以获取视场亮度，其中另一台工业相机20用于拍摄远焦图像以获取图像中的标靶20的数量；根据所述大视角图像中的视场亮度进行判断所述远焦图像中人眼可见的标靶20的数量n。或者，也可以仅采用一台工业相机10进行一种拍摄图像，并从拍摄的图像中分别获取视场亮度信息和标靶特征信息；还可以采用一台工业相机10依次拍摄所述大视角图像和所述远焦图像。本实施例采用两台工业相机10分别进行拍摄所述大视角图像和所述远焦图像，工作效率和图像精度都更高，测量准确性得以保证。优选的，所述大视角图像和所述远焦图像，在确认图像中不存在通行车辆遮挡情况后作为有效图像。
安装尺寸：本发明的工业相机10和标靶20的安装尺寸主要是模拟汽车进入隧道洞口的过程中的人眼视觉。本实施例中，所述工业相机10的安装高度H1为距离地面2.5米，且该工业相机10与所述隧道洞口30之间的水平距离为L1为40米。所述标靶20的总数量为6个，每个标靶20的安装高度H2为距离地面1.米，所述隧道洞口30内第一个标靶20与所述隧道洞口30之间的水平距离为L2为50米，相邻两个标靶20之间的间距为L3为10米。如果检测得到第一个标靶，则表示行车视距为90米(40米+50米)以上，如检测得到第二个标靶，则表示行车视距为100米以上，以此类推，如果一个都检测不到，则行车视距小于90米。所述标靶20的数量可根据不同的测量精度要求进行调整，不以此为限。
安装结构：所述工业相机10放置于恒温防护罩内配套专业支架、立杆、安装基础，安装在隧道入口洞外前方40米位置、距地面2.5m高并朝向洞口，用于采集入口处洞内外图像。工业相机由市电供电，图像输出接口为网口。所述标靶10的靶面为不发光的圆形平板，并通过支撑架垂直安装在隧道侧墙上；所述标靶10的靶面直径为0.2米。
另外，本发明还提供一种隧道入口行车视距测量方法，其包括以下步骤：
a.在隧道洞口30的内部设置标靶20，所述标靶20包括两个以上并按预设间距布置，所述隧道洞口30内第一个标靶20与所述隧道洞口30之间的水平距离为L2，相邻两个标靶20之间的间距为L3；
b.在隧道洞口30的外部设置工业相机10，用于采集隧道洞口30内的标靶20的图像，所述工业相机10与所述隧道洞口30之间的水平距离为L1；
c.根据所述工业相机10采集的标靶20的图像中人眼可见的标靶20的数量n进行计算行车视距L，即,行车视距L＝L1+L2+(n-1)*L3。
所述的步骤b中，所述工业相机10采集隧道洞口30内的标靶20的图像，进一步包括：
b1.拍摄大视角图像,通过对所述大视角图像进行灰度计算得到图像灰度值，并根据该图像灰度值进行映射计算得到对应的视场亮度；
b2.拍摄远焦图像，通过对所述远焦图像进行特征提取，以获取图像中的标靶20的数量。
所述的步骤b2中，对所述远焦图像进行特征提取，是指对所述远焦图像进行边缘检测得到图像中所有边缘，并通过形态学滤波算法对所述边缘进行过滤，最后通过目标匹配算法提取与所述标靶20相匹配的图像特征。
所述的步骤c中，所述人眼可见的标靶20的数量n的计算，进一步包括：
c1.在远焦图像中，提取每个标靶及邻近区域的图像特征；所述图像特征包括以下任一种或两种以上的组合：灰度均值、灰度方差、边缘强度、边缘长度、颜色分布、颜色偏差；
c2.采用模糊推理与支持向量机相结合的分类算法，对每个靶标20，以所述远焦图像的图像特征和所述大视角图像的对应位置的视场亮度为输入，以靶标是否人眼可见为输出，自动判断所述靶标可见性；
c.对人眼可见的标靶进行数量统计。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种隧道入口行车视距测量装置，其特征在于，包括：工业相机（10）和标靶（20），所述标靶（20）包括两个以上并按预设间距设置在隧道洞口（30）的内部，所述工业相机（10）设置在隧道洞口（30）的外部并用于采集隧道洞口（30）内的标靶（20）的图像；所述工业相机（10）包括两台，其中一台工业相机（10）用于拍摄大视角图像以获取视场亮度，其中另一台工业相机（20）用于拍摄远焦图像以获取图像中的标靶（20）的数量；根据所述大视角图像中的视场亮度判断所述远焦图像中人眼可见的标靶（20）的数量n；其中，所述工业相机（10）与所述隧道洞口（30）之间的水平距离为L1，所述隧道洞口（30）内第一个标靶（20）与所述隧道洞口（30）之间的水平距离为L2，相邻两个标靶（20）之间的间距为L3；所述测量装置根据所述远焦图像中人眼可见的标靶（20）的数量n计算行车视距L，即,行车视距L=L1+L2+(n-1)*L3；
所述工业相机（10）采集隧道洞口（30）内的标靶（20）的图像，包括：
拍摄大视角图像,通过对所述大视角图像进行灰度计算得到图像灰度值，并根据该图像灰度值进行映射计算得到对应的视场亮度；
拍摄远焦图像，通过对所述远焦图像进行特征提取，以获取图像中的标靶（20）的数量；
对所述远焦图像进行特征提取，是指对所述远焦图像进行边缘检测得到远焦图像中所有边缘，并通过形态学滤波算法对所述边缘进行过滤，最后通过目标匹配算法提取与所述标靶（20）相匹配的图像特征；
所述人眼可见的标靶（20）的数量n的计算，包括：
在远焦图像中，提取每个标靶及邻近区域的图像特征；所述图像特征包括以下任一种或两种以上的组合：灰度均值、灰度方差、边缘强度、边缘长度、颜色分布、颜色偏差；
采用模糊推理与支持向量机相结合的分类算法，对每个靶标（20），以所述远焦图像的图像特征和所述大视角图像的对应位置的视场亮度为输入，以靶标是否人眼可见为输出，自动判断靶标可见性；
对人眼可见的标靶进行数量统计。
2.根据权利要求1所述的一种隧道入口行车视距测量装置，其特征在于：所述工业相机（10）的安装高度H1为距离地面2.5米，且该工业相机（10）与所述隧道洞口（30）之间的水平距离L1为40米。
3.根据权利要求1所述的一种隧道入口行车视距测量装置，其特征在于：所述标靶（20）的总数量为6个，每个标靶（20）的安装高度H2为距离地面1米，所述隧道洞口（30）内第一个标靶（20）与所述隧道洞口（30）之间的水平距离L2为50米，相邻两个标靶（20）之间的间距L3为10米。
4.根据权利要求1或2所述的一种隧道入口行车视距测量装置，其特征在于：所述工业相机（10）放置于恒温防护罩内。
5.根据权利要求1或3所述的一种隧道入口行车视距测量装置，其特征在于：所述标靶（10）的靶面为不发光的圆形平板，并通过支撑架垂直安装在隧道侧墙上；所述标靶（10）的靶面直径为0.2米。
6.一种隧道入口行车视距测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.在隧道洞口（30）的内部设置标靶（20），所述标靶（20）包括两个以上并按预设间距布置，所述隧道洞口（30）内第一个标靶（20）与所述隧道洞口（30）之间的水平距离为L2，相邻两个标靶（20）之间的间距为L3；
b.在隧道洞口（30）的外部设置工业相机（10），用于采集隧道洞口（30）内的标靶（20）的图像，所述工业相机（10）与所述隧道洞口（30）之间的水平距离为L1；所述工业相机（10）包括两台，其中一台工业相机（10）用于拍摄大视角图像以获取视场亮度，其中另一台工业相机（20）用于拍摄远焦图像以获取图像中的标靶（20）的数量；根据所述大视角图像中的视场亮度判断所述远焦图像中人眼可见的标靶（20）的数量n；
c.根据所述工业相机（10）采集的标靶（20）的远焦图像中人眼可见的标靶（20）的数量n计算行车视距L，即,行车视距L=L1+L2+(n-1)*L3；
所述的步骤b中，所述工业相机（10）采集隧道洞口（30）内的标靶（20）的图像，包括：
b1.拍摄大视角图像,通过对所述大视角图像进行灰度计算得到图像灰度值，并根据该图像灰度值进行映射计算得到对应的视场亮度；
b2.拍摄远焦图像，通过对所述远焦图像进行特征提取，以获取图像中的标靶（20）的数量；
所述的步骤b2中，对所述远焦图像进行特征提取，是指对所述远焦图像进行边缘检测得到远焦图像中所有边缘，并通过形态学滤波算法对所述边缘进行过滤，最后通过目标匹配算法提取与所述标靶（20）相匹配的图像特征；
所述的步骤c中，所述人眼可见的标靶（20）的数量n的计算，包括：
c1.在远焦图像中，提取每个标靶及邻近区域的图像特征；所述图像特征包括以下任一种或两种以上的组合：灰度均值、灰度方差、边缘强度、边缘长度、颜色分布、颜色偏差；
c2.采用模糊推理与支持向量机相结合的分类算法，对每个靶标（20），以所述远焦图像的图像特征和所述大视角图像的对应位置的视场亮度为输入，以靶标是否人眼可见为输出，自动判断靶标可见性；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zha Lijun Inventor after: Cai Binfeng Inventor after: Yu Xiaoqiang Inventor after: Lin Wei Inventor before: Zha Lijun Inventor before: Yu Xiaoqiang Inventor before: Lin Wei Inventor before: Cai Binfeng |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |