一种在夜间测量大气能见度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在夜间测量大气能见度的方法及装置，涉及能见度检测技术领域；包括相机、前照灯和智能模块；所述相机通过相机架固定，所述前照灯位于相机前部区域并通过灯架固定，所述智能模块与前照灯的控制端连接并控制前照灯亮或灭，所述智能模块与相机连接并控制相机拍照或摄像以及收集和处理相机采集的数据，获得夜间大气能见度；所述一种在夜间测量大气能见度的方法及装置通过视频采集、图像处理和图像分析等技术，实现在夜间检测能见度，特别是在夜间动态检测高速公路上的能见度，操作简便，运行及维护成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种在夜间测量大气能见度的方法及装置
本专利技术涉及能见度检测
，尤其涉及一种在夜间测量大气能见度的方法及装置。
技术介绍
能见度是影响道路交通安全的一个重要因素，与白天相比，很大比例的交通事故发生在夜间，尤其在高速上，当遇到雾天能见度低的情况，如果不相应降低车速，就很容易发生交通事故。因此，准确、有效地检测夜间能见度，就能够为驾驶者提供安全行车的参考，从而减少高速公路交通事故发生概率。由于光照条件的限制，夜间能见度相较于白天能见度更难测量。目前，常用的能见度检测方法是目测法和器测法。目测法的主观性强、规范性差，无法满足全天候和实时检测的需要。器测法主要采用大气透射仪、散射仪和激光能见度自动测量仪等，这些仪器通常只能测量一个较小范围的能见度，在没有外界光源的夜间，不适合动态检测高速公路上的能见度，且在实际操作中，设备复杂，操作繁琐，运行及维护成本较高。近年来，利用视频图像检测能见度成为了研究热点。基于视频图像检测能见度的算法主要有三类，分别是双亮度差法、相机自标定法和暗通道先验法。但这三种方法都适用于检测白天的能见度，并不能用于检测夜间能见度。与白天相反，在夜间雾天对道路场景的观测很大程度上依赖于人工光源。一些学者在双亮度差法的基础上提出了双光源法来检测夜间的能见度。双光源法是通过测量两个固有亮度相同的光源经过不同长度气柱衰减之后的视亮度，得到大气消光系数并推算出能见度值。此方法需要有固定的测试场所，夜间有固定照明，而且要保证两个光源的一致性，因此，在没有外界光源的夜间，不适合动态检测高速公路上的能见度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在夜间测量大气能见度的方法及装置，通过视频采集、图像处理和图像分析等技术，实现在夜间检测能见度，特别是在夜间动态检测高速公路上的能见度，操作简便，运行及维护成本低。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种在夜间测量大气能见度的装置包括相机、前照灯和智能模块；所述相机通过相机架固定，所述前照灯位于相机前部区域并通过灯架固定，所述智能模块与前照灯的控制端连接并控制前照灯亮或灭，所述智能模块与相机连接并控制相机拍照或摄像以及收集和处理相机采集的数据，获得夜间大气能见度。进一步的技术方案在于：所述相机通过相机架固定在车内顶部前端，所述前照灯为车上的前大灯，所述智能模块为手持终端。进一步的技术方案在于：步骤如下，S1建立灰度图像标准库；S2获取待测能见度对应的灰度图像；S3将待测能见度对应的灰度图像与灰度图像标准库比对；S4确定待测能见度；其中，所述S1建立灰度图像标准库包括如下步骤：S101采集图像智能模块从相机(1)采集的数据中随机选取一帧图像；S102灰度化处理对S101采集图像步骤获取的图像做灰度化处理，具体实现方法为，采用加权平均值法实现灰度化，灰度转换公式是P(i,j)＝WRR(i,j)+WGG(i,j)+WBB(i,j)其中P(i,j)为转化后的灰度图像中像素点(i,j)的灰度值，R(i,j)、G(i,j)、B(i,j)分别为红、绿、蓝的分量，WR、WG、WB分别为红、绿、蓝分量的权值，且满足WR+WG+WB＝1。进一步的技术方案在于：所述S1建立灰度图像标准库的步骤还包括如下步骤，S103平均处理在特定能见度的情况下，按照所述S101采集图像步骤，采集FN帧的图像，按照所述S102灰度化处理步骤，分别对FN帧的图像进行灰度化处理，将得到的FN帧的灰度图像进行平均处理，获得特定能见度的灰度图像；平均处理的公式是P(i,j)＝∑Pm(i,j)/FN，其中(m＝1,2,3,4,5……)，Pm为S102灰度化处理后得到的一帧灰度图像中像素点(i,j)的灰度值；S104建立不同的特定能见度对应的灰度图像在不同的特定能见度下，按照所述S103平均处理步骤，获得不同的特定能见度对应的灰度图像，从而形成灰度图像标准库。进一步的技术方案在于：所述FN的数值为5，WR＝0.30，WG＝0.59，WB＝0.11。进一步的技术方案在于：所述S2获取待测能见度对应的灰度图像包括如下步骤，S201采集待测能见度图像在当前测试环境下，按照所述S101采集图像步骤，采集一帧图像；S202灰度化处理待测能见度图像按照所述S102灰度化处理步骤，将S201采集待测能见度图像步骤获得的图像进行灰度化处理；S203非局部均值化去噪处理将S202灰度化处理待测能见度图像步骤得到的当前测试环境的灰度图像进行非局部均值化去噪处理，获得待测能见度对应的灰度图像。进一步的技术方案在于：所述S2获取待测能见度对应的灰度图像还包括如下步骤，S204去除车道线处理如果所述S203非局部均值化去噪处理步骤得到的灰度图像中有车道线，将所述车道线进行去除车道线处理；采用Canny边缘检测，得到车道线的边缘信息，利用Hough变换检测直线，提取车道线并去除，得到无车道线的待测能见度对应的灰度图像。进一步的技术方案在于：所述S3将待测能见度对应的灰度图像与灰度图像标准库比对，包括将待测能见度对应的灰度图像分别与灰度图像标准库中的各灰度图像比对，并分别计算零均值归一化互相关系数，公式为其中，I0、I′0为输入图像去均值前后的灰度向量，Ii、I′i为第i个参考图像去均值前后的灰度向量，E、D、T分别表示求均值、方差和转置。进一步的技术方案在于：所述S4确定待测能见度，包括确定S3将待测能见度对应的灰度图像与灰度图像标准库比对步骤中最大零均值归一化互相关系数值所对应的能见度为待测能见度。进一步的技术方案在于：所述S4确定待测能见度，包括确定S3将待测能见度对应的灰度图像与灰度图像标准库比对步骤中较大的两项零均值归一化互相关系数值所对应能见度间的范围为待测能见度范围。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：第一，操作简便，运行及维护成本低。因为，使用到的设备为相机和前照灯，对光源要求低，无需特殊光源，并且，相机与前照灯相邻近，无需较大长度的气柱，无需远方的光源，所以，设备操作简便，运行及维护成本低。第二，适于固定、移动两种方式检测能见度。固定检测时，相机和前照灯固定在地面上，可检测当前环境的能见度；移动检测时，相机通过相机架固定在车内顶部前端，前照灯为车上的前大灯，手持终端固定在车内前端，可动态检测某区域的能见度。第三，S103平均处理，降低并消除外界、偶然等因素对灰度图像的影响。FN的数值为5，可以较好的消除外界、偶然等因素对灰度图像的影响，同时，系统工作效率较好，避免FN的数值过大影响系统响应速度。第四，由于人眼对绿色敏感度最高，对蓝色敏感度最低，经过多次实验，以最符合人眼视觉感受为标准，确定最佳的权值组合为，WR＝0.30，WG＝0.59，WB＝0.11。第五，S203非局部均值化去噪处理，降低并消除外界、偶然等因素对待测能见度对应的灰度图像的影响。第六，S204去除车道线处理，消除车道线对待测能见度对应的灰度图像的影响。第七，综上所述，采用本专利技术的技术方案，可以固定或移动两种方式检测能见度，检测性能快速、高效、准确，操作简便，运行及维护成本低。附图说明下面结合附图、附表和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术中装置的结构示意图；图2是本专利技术灰度图像标准库中的四帧灰度图像；图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在夜间测量大气能见度的装置，其特征在于：其包括相机(1)、前照灯(2)和智能模块；所述相机(1)通过相机架固定，所述前照灯(2)位于相机(1)前部区域并通过灯架固定，所述智能模块与前照灯(2)的控制端连接并控制前照灯(2)亮或灭，所述智能模块与相机(1)连接并控制相机(1)拍照或摄像以及收集和处理相机(1)采集的数据，获得夜间大气能见度。

【技术特征摘要】
1.一种在夜间测量大气能见度的装置，其特征在于：其包括相机(1)、前照灯(2)和智能模块；所述相机(1)通过相机架固定，所述前照灯(2)位于相机(1)前部区域并通过灯架固定，所述智能模块与前照灯(2)的控制端连接并控制前照灯(2)亮或灭，所述智能模块与相机(1)连接并控制相机(1)拍照或摄像以及收集和处理相机(1)采集的数据，获得夜间大气能见度。2.根据权利要求1所述的一种在夜间测量大气能见度的装置，其特征在于：所述相机(1)通过相机架固定在车内顶部前端，所述前照灯(2)为车上的前大灯，所述智能模块为手持终端。3.一种在夜间测量大气能见度的方法，其特征在于：步骤如下，S1建立灰度图像标准库；S2获取待测能见度对应的灰度图像；S3将待测能见度对应的灰度图像与灰度图像标准库比对；S4确定待测能见度；其中，所述S1建立灰度图像标准库包括如下步骤：S101采集图像智能模块从相机(1)采集的数据中随机选取一帧图像；S102灰度化处理对S101采集图像步骤获取的图像做灰度化处理，具体实现方法为，采用加权平均值法实现灰度化，灰度转换公式是P(i,j)＝WRR(i,j)+WGG(i,j)+WBB(i,j)其中P(i,j)为转化后的灰度图像中像素点(i,j)的灰度值，R(i,j)、G(i,j)、B(i,j)分别为红、绿、蓝的分量，WR、WG、WB分别为红、绿、蓝分量的权值，且满足WR+WG+WB＝1。4.根据权利要求3所述的一种在夜间测量大气能见度的方法，其特征在于：所述S1建立灰度图像标准库的步骤还包括如下步骤，S103平均处理在特定能见度的情况下，按照所述S101采集图像步骤，采集FN帧的图像，按照所述S102灰度化处理步骤，分别对FN帧的图像进行灰度化处理，将得到的FN帧的灰度图像进行平均处理，获得特定能见度的灰度图像；平均处理的公式是P(i,j)＝∑Pm(i,j)/FN，其中(m＝1,2,3,4,5……)，Pm为S102灰度化处理后得到的一帧灰度图像中像素点(i,j)的灰度值；S104建立不同的特定能见度对应的灰度图像在不同的特定能见度下，按照所述S103平均处理步骤，获得不同的特定能见度对应的灰度图像，从而形成灰度图像标准库。5.根据权利要求4所述的一种在夜间测量大气能见度的方法，其特征在于：所述FN的数值为5，WR＝0.30，WG＝0.59，WB＝0....

【专利技术属性】
技术研发人员：于平平，王震洲，郄岩，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13