[發明專利]一種基于深度學習的隧道洞內外亮度儀標定方法及系統

有效

• 申請號: 201811342175.5
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109357754B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 徐韶華;李小勇;朱其義;周毅;黎云飛;唐文娟
• 申請（專利權）人: 廣西交通科學研究院有限公司
• 主分類號: G01J1/10
• 分類號: G01J1/10
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 蘇雪雪

本發明提供了一種基于深度學習的隧道洞內外亮度儀標定方法包括：(1)可調節光源在所述隧道內外亮度儀和標準亮度儀清晰成像；(2)分別在隧道內外亮度儀和標準亮度儀的輸出圖像上圈定可調節光源的同一目標區域；(3)設定一個初始的隧道內外亮度儀的鏡頭曝光參數；(4)調節可調節光源的亮度等級，分別記錄平均灰度值和亮度值；(5)修改隧道內外亮度儀的鏡頭曝光參數，重復步驟(4)多次；(6)擬合平均灰度值與所述亮度值取對數后的線性關系曲線模型：(7)求解線性關系參數Wn和bn的最優解。本發明能夠減少標定耗時，自動選取線性區間，到達降低人力和時間成本的效果。

技術領域

本發明涉及隧道洞內外亮度儀標定技術領域，特別涉及一種基于深度學習的隧道洞內外亮度儀標定方法及系統。

背景技術

依據光度學原理以及成像理論，相機能夠通過鏡頭將目標物反映在感光材料上，所得圖像的灰度與目標物對應的曝光量(亮度值)對數之間在一定的亮度區間內存在如圖1所示的關系，在一定的亮度區間內，亮度的對數值和圖像的灰度之間存在近似的線性關系，D＝vlgH+m；其中D表示攝像機獲取的圖片灰度，H表示亮度值，v，m是需要求解的參數，B～C段目標物圖像曝光量對數lgH與灰度值D之間呈比較好的線性關系。A～B段為曝光不足區間，C～D為過曝區間。這兩個區間目標物圖像灰度與曝光量對數呈非線性關系不適于進行亮度測量，如果在這兩個區間進行亮度測量將會導致測量結果誤差偏大。在圖中的L稱作寬容度，用來限定亮度測量時曝光量的使用范圍。

隧道洞內外亮度儀是依據該原理，通過調整曝光參數，使得在該曝光參數下圖像傳感器(隧道洞內外亮度儀)所獲取的灰度值處于灰度-亮度對數曲線的線性區內，從而將圖像傳感器所獲取的圖像灰度值轉換為亮度值，達到精確測量亮度的目的。不同型號的圖像傳感器的感光元件對于亮度的敏感程度不同，因此需要對圖像傳感器做標定。現有技術中的標定方法有如下幾個步驟：

1.在暗室環境下，將標準亮度測試儀器和圖像傳感器對準同一光源，分別獲取圖像傳感器的圖像灰度值和標準亮度測試儀的亮度對數值。

2.調節光源亮度，測出多組數據并記錄。

3.修改相機的曝光參數，重復2。

4.將同一曝光參數下的亮度對數與圖像平均灰度值錄入數據合成軟件，獲取離散的亮度對數-圖像灰度關系圖。

5.選取不同曝光參數下亮度對數-圖像灰度關系圖的線性部分，計算一元線性回歸的線性系數，直到線性系數達到誤差要求且所有的灰度數值都存在線性對應的亮度對數值(一般的圖像傳感器由于性能的關系通常需要選取兩個以上曝光參數才能使的整個灰度范圍都能線性地對應上亮度對數值)。

6.記錄5中滿足誤差要求曝光參數、一元線性回歸參數，完成標定。

現有技術中，隧道洞內外亮度儀的整個標定過程的耗時長，步驟繁瑣，且選取線性區的部分憑借經驗，需反復嘗試，才能選出滿足要求的區間，在實際生產環境下大大增加了人工成本和時間成本。

因此，為了解決上述技術問題，需要一種減少標定耗時、自動選取線性區間的一種基于深度學習的隧道洞內外亮度儀標定方法及系統。

發明內容

本發明的一個方面在于提供一種基于深度學習的隧道洞內外亮度儀標定方法，所述方法包括如下方法步驟：

(1)調整隧道內外亮度儀、標準亮度儀和可調節光源的位置，使可調節光源在所述隧道內外亮度儀和標準亮度儀清晰成像；

(2)分別在隧道內外亮度儀和標準亮度儀的輸出圖像上圈定可調節光源的同一目標區域；

(3)設定一個初始的隧道內外亮度儀的鏡頭曝光參數；

(4)調節可調節光源的亮度等級，分別記錄隧道內外亮度儀在圈定的所述同一目標區域內的平均灰度值，和標準亮度儀在圈定的所述同一目標區域內的亮度值；