隧道洞内亮度检测器-隧道洞内检测器-隧道洞外检测器详细介绍

背景技术：    

洞外亮度是指在接近段起点处距地面1.5m正对洞口方向20°视场角实测得到的平均亮度。一般传统亮度仪是瞄点式亮度仪，测量过程中待测目标的光束进入前端物镜，经过带孔反射镜和滤光片，照在光电探测器上，测量视场角由带孔反射镜上不同直径的圆孔决定，可通过转动带孔反射镜来选择不同的孔径，可见视场角的确定需要较高的测量经验和操作水平，测量的误差较大；而且传统亮度仪在工程安装时方向性和角度不能很好控制，很难达到20°视场角的标准要求，通常检测的亮度值不能真正代表洞外亮度值，存在不可预估的测量偏差；并且传统洞外亮度测定方法主要采用查表计算法、黑度测试法和环境简图法，以上方法存在测量时间长、数据处理繁琐和测量误差大等缺点；另外传统亮度仪不具备远程监控功能，故障排查必须亲临现场才能实施，升级更新必须返厂才能实现，不利于维护和升级更新；同时为了实现调光控制系统的闭环回路控制，传统实现方法需要在隧道外安装洞外亮度仪和隧道内安装照度仪来获取洞内外亮度，而传统照度仪只能测量路面点的亮度，而点极易受路面平整度和单灯明亮状态的影响，不仅导致所测的洞内亮度值误差较大，而且大大增加设备成本，施工成本，维护成本。     技术实现要素：  为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统及检测方法，

具体技术方案如下：    

一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统包括开关电源、摄像机、上位机、标准亮度仪、嵌入式处理器；所述摄像机设置焦距、光圈、曝光时间可调的镜头，用于根据需要调节焦距、光圈和曝光时间；所述上位机用于实时显示视频画面，根据视频画面调整安装角度、选取符合20°视场角的图像区域和发送摄像机的焦距调节指令；所述标准亮度仪是测量值的精准度得到国际认可的亮度测量设备；所述嵌入式处理器包括BT.1120接口、RS485接口、RJ45接口；所述开关电源与嵌入式处理器和摄像机相连；所述摄像机与嵌入式处理器相连；所述标准亮度仪与上位机相连；所述上位机与嵌入式处理器相连。  进一步，所述嵌入式处理器的RS485接口与485光端机相连；所述485光端机与调光控制系统相连；所述嵌入式处理器与网络光端机相连；所述网络光端机与视频监控平台相连。  一种基于图像的隧道洞内外亮度检测系统的检测方法包括以下步骤：   (1)摄像机将隧道洞口的视频流传输至嵌入式处理器；   (2)嵌入式处理器将接收到的视频流通过网络传输至上位机，根据上位机显示的画面调整安装角度； (3)上位机通过网络将摄像机的焦距调节指令发送至嵌入式处理器，由嵌入式处理器控制摄像机调节焦距直至画面大部分区域属于洞外为止，记录此时的焦距参数J1；   (4)上位机选取符合20°视场角要求的隧道洞外图像区域R1，并将该区域的原点坐标与半径数据回传至嵌入式处理器；   (5)上位机通过网络将摄像机的焦距调节指令发送至嵌入式处理器，由嵌入式处理器控制摄像机调节焦距直至画面大部分区域属于洞内为止，记录此时的焦距参数J2；   (6)上位机选取符合20°视场角要求的隧道洞内图像区域R2，并将该区域的位置坐标回传至嵌入式处理器；   (7)使用标准亮度仪和上位机对摄像机的参数v、m进行标定，上位机根据公式D＝vlgH+m对lgH、D的数值进行线性拟合，其中D为所选图像区域Y分量的平均亮度值，v为反差系数；m为截距，代表直线与y轴交点的纵坐标。   (8)嵌入式处理器根据公式其中，T为摄像机曝光时间，F为摄像机光圈，D为所选图像区域Y分量的平均亮度值，v、m为步骤(7)参数标定的参数，则可实时计算出亮度值B。   (9)嵌入式处理器通过RS485接口将洞外亮度值实时传输至调光控制系统，并每隔10分钟将焦距切换至J2状态，计算此时洞内亮度并通过RS485接口传输至调光控制系统，然后再将焦距切换至J1状态对洞外亮度进行监控；   (10)嵌入式处理器通过网络光端机将视频流传输至视频监控平台，方便实现远程监控、维护、程序升级更新。