[發明專利]基于激光的夜間高速公路團霧自動檢測裝置及其檢測方法

在審

• 申請號: 201510701896.0
• 申請日: 2015-10-26
• 公開（公告）號: CN105303844A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 唐振民
• 申請（專利權）人: 南京本來信息技術有限公司
• 主分類號: G08G1/04
• 分類號: G08G1/04;G08G1/048
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于高速公路檢測領域，特別是針對夜間高速公路團霧的自動檢測。

背景技術

能見度對高速公路的行車安全有著十分重要的影響，而霧天行車極易造成重特大交通事故，在一些大霧多發地段，交通事故的發生率和死亡率呈明顯上升趨勢。而團霧作為霧的一種表現形式，其危害性最大、最難預測，又被稱之為“流動殺手”。團霧與局地微氣候環境變化有關，范圍小，霧氣濃，團霧內能見度迅速降低，團霧外卻視線良好。而在高速公路上，團霧產生和消失過程很快，難以預測，單靠人工觀測難以及時發現?，F有的氣象監測系統僅能預測大范圍的霧天氣候，對于團霧無法做到實時、準確的檢測。目前較流行的自動檢測方法有紅外誘導法和基于視頻解析的團霧檢測方法。

紅外誘導法主要在高速公路沿線架設紅外探測設備和控制設備，通過接收紅外光線情況判斷是否存在霧況，其成本較高，較為復雜，難以廣泛使用。而基于視頻解析的團霧檢測方法又可細分為基于同一場景下多幅圖像的檢測方法和基于單幅圖像的檢測方法。由于基于多幅圖像的方法傾向于對多幀圖像進行統計過程分析，實時性較差，研究的熱點便集中在了基于單幅圖像的團霧檢測方法。

早期的傳統方法在道路兩側架設帶有距離信息的標識，利用視頻中這些標識的對比度衰減和距離的關系建立一種觀測模型，用以判斷團霧的嚴重程度。而為了實現無需人工標記的團霧檢測，一些改進方法被提出，其核心思想是建立以路面為背景的虛擬目標，濾除噪聲后，提取屬于目標邊緣的像素點，然后根據目標的特征信息和實際距離信息進行人眼可視度曲線擬合，最后根據估算出的區域能見度判斷其中是否存在團霧。此類方法的缺陷在于其需要提取目標的特征，而在復雜場景或有遮擋的情況下，其效率和精度會受到較大影響。更進一步，將圖像轉換到頻域進行處理，利用有團霧視頻和無團霧視頻在頻域的差別，快速檢測團霧的方法被提出，但該方法在面對含有多目標或紋理的場景時，有團霧圖像和無團霧圖像在頻域的特征較為接近，效果并不理想。

目前高速公路團霧檢測領域面臨的主要問題是環境的復雜性與多變性。如何提高團霧檢測的實時性和準確性是研究的重點。

發明內容

發明目的：本發明提供一種高效的夜間高速公路團霧檢測裝置及其檢測方法，面對較復雜環境時也有很好的適應性，在檢測到團霧時，發出預警信號，為行車安全提供保障。

技術方案：一種基于激光的夜間高速公路團霧自動檢測裝置，包括用于支撐的設備柱，所述設備柱兩側分別設有用于產生激光信號的激光器和用于獲取圖像的攝像機；所述設備柱一端豎直插入用于校準激光方向的毛玻璃，該毛玻璃一端位于設備柱內部，另一端露在外部，并且位于毛玻璃對側設備柱一側上還設有用于獲取位置的定位設備、用于給整個裝置供電的太陽能電池、用于處理數據的通信設備以及用于控制整個裝置運行的定時控制器。

具體地，所述激光器和攝像機分別安裝在兩個可調節裝置上。

具體地，所述毛玻璃由矩形部和圓形部組成，矩形部一端插入設備柱內，另一端連接圓形部一同露在設備柱外。

一種基于激光的夜間高速公路團霧自動檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：建立觀測系統，在高速公路沿線單側每隔一定距離安裝上述檢測裝置，相鄰的檢測裝置形成級聯，通過定時控制器控制整個裝置進行工作，攝像機拍攝包含相鄰檢測裝置中的激光信號的數幀圖像，再對圖像數據進行是否有團霧的檢測，再將結果連同定位信息、典型圖片傳輸到數據中心；

步驟2：檢測系統的標定，在不同的團霧濃度下自動檢測激光信號特征，并建立信號特征與團霧濃度之間的對應關系；

步驟3：激光信號特征提取，將采集的到的數幀圖像進行灰度處理，計算各個激光真實信號區域大小以及其平均亮度值，將其作為區分有團霧或無團霧的特征信息；

步驟4：團霧結果分析，根據上一步得到的最終激光信號特征與團霧濃度的映射關系，分析當前處理的數據所對應的團霧濃度；

步驟5：團霧報警機制，數據中心接受由檢測裝置得到的結果，將其存入數據庫并對團霧變化情況進行分析，給出團霧濃度以及團霧變化情況的預警。

具體地，步驟1建立觀測系統中，相鄰檢測裝置通過毛玻璃進行激光方向的校準，一個檢測裝置激光器射出的激光應該投射在另一個檢測裝置的毛玻璃上，檢測裝置通過定時控制器控制檢測裝置進行工作，一個檢測裝置攝像機拍攝包含相鄰團霧檢測裝置中的另一個檢測裝置的激光信號的數幀圖像，再對圖像數據進行是否有團霧的檢測，再將結果連同定位信息、典型圖片傳輸到數據中心。

具體地，所述步驟2中檢測系統的標定方法如下：