一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，包括多臺(tái)攝像機(jī)、矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器、交換機(jī)、屏幕顯示單元以及管理控制單元，多臺(tái)攝像機(jī)拍攝到的景物圖像數(shù)據(jù)依次通過矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器以及交換機(jī)最終發(fā)生至管理控制單元處理，矩陣控制器將采集到的景物圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至屏幕顯示單元顯示，每臺(tái)攝像機(jī)包括攝像頭、解碼板、點(diǎn)光源、凸透鏡、線路板以及凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置使所述凸透鏡片垂直于點(diǎn)光源上下移動(dòng)以配合攝像頭焦距同步調(diào)整。本實(shí)用新型凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置可以使得攝像機(jī)在調(diào)整攝像頭焦距時(shí)，同時(shí)也調(diào)整紅外線光源與凸透鏡片或平凸鏡片的距離，從而使得夜間道路氣象檢測(cè)的圖像更加清晰。
【專利說明】 一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，尤其是涉及一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能見度(Visibility)是首先為了氣象目的而定義的通過人工觀測(cè)者定量估計(jì)的量，以這種方式進(jìn)行的觀測(cè)現(xiàn)正廣泛地采用。然而，能見度的估計(jì)受許多主觀的和物理的因素的影響；基本的氣象量，即大氣透明度，可以客觀地測(cè)量，并用氣象光學(xué)視程(MOR)表示。
[0003]氣象光學(xué)視程(Meteorological optical range)是指由白熾燈發(fā)出的色溫為2700K的平行光束的光通量在大氣中削弱至初始值的5%所通過的路徑長度。該光通量采用國際照明委員會(huì)(ICI)的光度測(cè)量發(fā)光度函數(shù)未確定。
[0004]白天氣象能見度(Meteorological visibility by day)定義為:相對(duì)于霧、天空等散射光背景下觀測(cè)時(shí)，一個(gè)安置在地面附近的適當(dāng)尺度的黑色目標(biāo)物能被看到和辨認(rèn)出的最大距離。必須強(qiáng)調(diào)的是，采用的標(biāo)準(zhǔn)是辨認(rèn)出目標(biāo)物，而并非僅看到目標(biāo)物卻不能辨認(rèn)出它是什么。
[0005]夜間氣象能見度(Meteorologicalvisibility at night)定義為:
[0006](a)假想總體照明增加到正常白天的水平，適當(dāng)尺度的黑色目標(biāo)物能被看到和辨認(rèn)出的最大距離；或
[0007](b)中等強(qiáng)度的發(fā)光體能被看到和識(shí)別的最大距離。
[0008]以下四個(gè)光度測(cè)定量是以不同標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)定義的，諸如由國際電子技術(shù)委員會(huì)(IEC,1987):
[0009](a)光通量(Luminous flux)(符號(hào):F (或Φ),單位:1m (流明))是由福射通量導(dǎo)出的量，按其對(duì)國際照明委員會(huì)(ICI)標(biāo)準(zhǔn)光度觀測(cè)儀的作用確定的輻射量。
[0010](b)發(fā)光強(qiáng)度(Luminous intensity)(符號(hào):I,單位:cd (坎德拉)或 Im sr-Ι (流明每球面度))每單位立體角中的光通量。
[0011](C)光亮度(Luminance)(符號(hào):L,單位:cd m_2 (坎德拉每平方米))每單位面積上的發(fā)光強(qiáng)度。
[0012](d)光照度(Illuminance)(符號(hào):E,單位:lux (勒克斯)或Im m_2)每單位面積上的光通量。
[0013]消光系數(shù)(Extinction coefficient)(符號(hào):σ )是色溫為2700K的白熾光源發(fā)出的平行光束經(jīng)過大氣中單位距離的路徑損失的那部分光通量。該系數(shù)是對(duì)由于吸收和散射造成的衰減的測(cè)量。
[0014]亮度對(duì)比(Luminance contrast)(符號(hào):C)是目標(biāo)物的亮度與其背景亮度之差同背景亮度之比值。
[0015]對(duì)比閾值(Contrast threshold)(符號(hào):ε )是人眼能察覺的最小亮度對(duì)比,例如，允許目標(biāo)物從背景中消失的值，對(duì)比閾值隨各人而異。
[0016]照度閾值(Illuminance threshold) (Et)在特定亮度背景下人眼察覺點(diǎn)源的光的最小照度。因而，Et的值隨光照條件而變化。
[0017]透射因數(shù)(Transmission factor) (T)定義為對(duì)由色溫為2700K的白熾光源發(fā)出的平行光束在大氣中經(jīng)過給定長度的光學(xué)路徑后的剩余的光通量的分?jǐn)?shù)。透射因數(shù)也叫做透射系數(shù)。當(dāng)限定路徑時(shí)，即一個(gè)特定長度(例如在透射表的情況下)，也采用透射比或透射率一類的術(shù)語。在這種情況下，T通常乘以100以百分?jǐn)?shù)表示。
[0018]能見度的單位和標(biāo)尺。
[0019]氣象能見度或氣象光學(xué)視程MOR用m或km表示。測(cè)量范圍隨應(yīng)用而變化，對(duì)天氣尺度要求，MOR的尺度從小于IOOm到大于70km，而在其他應(yīng)用時(shí)測(cè)量范圍可有相當(dāng)?shù)南拗?。?duì)民用航空來說，上限為10km。當(dāng)應(yīng)用于描述著陸和起飛條件的能見度較小情況下的跑道視程的測(cè)量時(shí)，這個(gè)范圍還要進(jìn)一步縮小。跑道視程僅要求在500m和1500m之間。對(duì)于其他應(yīng)用，諸如陸路或海上交通，按照測(cè)量的要求和位置有著不同的限度。
[0020]能見度測(cè)量的誤差與能見度成比例增加，測(cè)量標(biāo)度考慮到了這一點(diǎn)。反映在天氣報(bào)告使用的電碼中通過用三種線性分段逐步降低分辨率，即IOOm到3000m，步長為100m，6到30km,步長為1km, 35km到70km,步長為5km。除了能見度低于900m外,這種標(biāo)度可使報(bào)告的能見度值比測(cè)量準(zhǔn)確度更好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，其解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)中的攝像機(jī)使用時(shí)，夜間紅外線光源所發(fā)射的光不能隨著監(jiān)視攝像裝置攝像頭的焦距變化而變化，無法提供清楚的畫面以顯示道路氣象情況。
[0022]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了以下方案:
[0023]一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，包括多臺(tái)攝像機(jī)、矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器、交換機(jī)、屏幕顯示單元以及管理控制單元，多臺(tái)攝像機(jī)拍攝到的景物圖像數(shù)據(jù)依次通過矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器以及交換機(jī)最終發(fā)生至管理控制單元處理，矩陣控制器將采集到的景物圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至屏幕顯示單元顯示，其特征在于:每臺(tái)攝像機(jī)包括攝像頭
(7)、解碼板(8)、點(diǎn)光源(2)、凸透鏡(5)、線路板(3)以及凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置使所述凸透鏡片(5)垂直于點(diǎn)光源(2)上下移動(dòng)以配合攝像頭焦距同步調(diào)整。
[0024]進(jìn)一步，所述凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置和連動(dòng)裝置，所述連動(dòng)裝置為傳動(dòng)導(dǎo)桿(4)，所述驅(qū)動(dòng)裝置為微型電機(jī)(I);所述傳動(dòng)導(dǎo)桿(4)上設(shè)有螺旋滑槽(12);所述傳動(dòng)導(dǎo)桿(4) 一端垂直固定在線路板(3)上，其另一端穿過凸透鏡(5)上的通行孔，所述凸透鏡(5)上通行孔的邊緣上設(shè)有可以在所述螺旋滑槽(12)中滑動(dòng)的突起(11);所述微型電機(jī)(O安裝在所述傳動(dòng)導(dǎo)桿(4)的一端上。
[0025]進(jìn)一步，所述凸透鏡(5)由多塊凸透鏡片或多塊平凸鏡片組成，所述多塊凸透鏡片或多塊平凸鏡片的布置形狀和數(shù)量與所述點(diǎn)光源(2 )的布置形狀和數(shù)量相同。
[0026]進(jìn)一步，所述點(diǎn)光源(2)為LED點(diǎn)電源。
[0027]該道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)與現(xiàn)有的道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)相比，具有以下有益效果:
[0028](I)本實(shí)用新型由于攝像機(jī)設(shè)置了凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以使得攝像機(jī)在調(diào)整攝像頭焦距時(shí)，同時(shí)也調(diào)整紅外線光源與凸透鏡片或平凸鏡片的距離，使得光源調(diào)焦與攝像機(jī)調(diào)焦同步，從而使得夜間道路氣象檢測(cè)的圖像更加清晰。[0029](2)本實(shí)用新型由于采用攝像機(jī)拍攝到的景物圖像在能見度高和能見度低時(shí)清晰度的差異判斷當(dāng)前時(shí)刻的能見度的技術(shù)，因而通過視頻圖像分析得出的能見度數(shù)據(jù)是隨著能見度的變化而變化的量化時(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能真正反映視頻區(qū)域內(nèi)的整體能見度狀況及變化。
[0030](3)本實(shí)用新型由監(jiān)控人員根據(jù)天氣、路段的狀況，任意設(shè)定不同區(qū)域的能見度閾值，能見度低于閾值即告警，這樣就可以對(duì)團(tuán)霧的產(chǎn)生迅速及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)警。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1:本實(shí)用新型道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2:本實(shí)用新型中攝像機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3:本實(shí)用新型中凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖4:本實(shí)用新型中傳動(dòng)導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5:本實(shí)用新型中凸透鏡上通行孔中的突起放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明:
[0037]—種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，包括多臺(tái)攝像機(jī)、矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器、交換機(jī)、屏幕顯示單元以及管理控制單元，多臺(tái)攝像機(jī)拍攝到的景物圖像數(shù)據(jù)依次通過矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器以及交換機(jī)最終發(fā)生至管理控制單元處理，矩陣控制器將采集到的景物圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至屏幕顯示單元顯示。
[0038]每臺(tái)攝像機(jī)包括攝像頭7、解碼板8、點(diǎn)光源2、凸透鏡5、線路板3以及凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置使所述凸透鏡片5垂直于點(diǎn)光源2上下移動(dòng)以配合攝像頭焦距同步調(diào)整。
[0039]凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置和連動(dòng)裝置，所述連動(dòng)裝置為傳動(dòng)導(dǎo)桿4，驅(qū)動(dòng)裝置為微型電機(jī)I ;傳動(dòng)導(dǎo)桿4上設(shè)有螺旋滑槽12 ;傳動(dòng)導(dǎo)桿4 一端垂直固定在線路板3上，其另一端穿過凸透鏡5上的通行孔，凸透鏡5上通行孔的邊緣上設(shè)有可以在所述螺旋滑槽12中滑動(dòng)的突起11 ;微型電機(jī)I安裝在傳動(dòng)導(dǎo)桿4的一端上。
[0040]凸透鏡5由多塊凸透鏡片或多塊平凸鏡片組成，多塊凸透鏡片或多塊平凸鏡片的布置形狀和數(shù)量與所述點(diǎn)光源2的布置形狀和數(shù)量相同。
[0041]解碼板8中的控制電路將同時(shí)控制攝像頭7和凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，使兩者的焦距調(diào)整至相同的距離。同時(shí)，解碼板8中的控制電路還能控制圖像信號(hào)的輸入和輸出。
[0042]本實(shí)用新型由于攝像機(jī)設(shè)置了凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以使得攝像機(jī)在調(diào)整攝像頭焦距時(shí)，同時(shí)也調(diào)整紅外線光源與凸透鏡片或平凸鏡片的距離，使得光源調(diào)焦與攝像機(jī)調(diào)焦同步，從而使得夜間道路氣象檢測(cè)的圖像更加清晰。
[0043]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0044]管理控制單元根據(jù)攝像機(jī)拍攝到的景物圖像在能見度高和能見度低時(shí)清晰度的差異判斷當(dāng)前時(shí)刻的能見度。
[0045]白天視頻能見度檢測(cè)通過以下三種方式:
[0046]a、根據(jù)圖像的紋理信息變化判斷能見度，即對(duì)某一待檢測(cè)場(chǎng)景圖像的紋理信息進(jìn)行計(jì)算，得到每一時(shí)刻的紋理信息值，再根據(jù)該場(chǎng)景的紋理信息值的歷史情況判定該時(shí)刻的能見度值；
[0047]b、根據(jù)圖像的內(nèi)容信息變化判斷能見度，即對(duì)某一待測(cè)試場(chǎng)景圖像的內(nèi)容信息進(jìn)行計(jì)算，得到每一時(shí)刻的內(nèi)容信息值，再根據(jù)該場(chǎng)景的內(nèi)容信息值的歷史情況判定該時(shí)刻的能見度值；
[0048]C、根據(jù)圖像內(nèi)運(yùn)動(dòng)車輛的消失位置判斷能見度，即在高速公路上行駛的車輛會(huì)在檢測(cè)攝像機(jī)視野的遠(yuǎn)端消失，通過對(duì)視頻圖像的分析，能夠得到車輛消失點(diǎn)距檢測(cè)點(diǎn)的距離，當(dāng)能見度變低的時(shí)候，車輛消失點(diǎn)到檢測(cè)點(diǎn)的距離就隨之變小，從而為判定能見度的變化提供了依據(jù)。
[0049]能見度低的夜晚視頻能見度檢測(cè)通過以下三種方式:
[0050]a、在測(cè)試點(diǎn)有固定光源的實(shí)現(xiàn)方法；即在能見度檢測(cè)點(diǎn)提供固定的光源，將檢測(cè)視野內(nèi)的某一區(qū)域照亮，則該區(qū)域?yàn)閳D像紋理信息值的計(jì)算提供了依據(jù)，在檢測(cè)攝像機(jī)的采集圖像中選擇被照亮的區(qū)域作為圖像紋理信息值的計(jì)算依據(jù)，用得到的紋理信息值評(píng)價(jià)能見度；
[0051]b、在測(cè)試點(diǎn)沒有固定光源，將攝像機(jī)增益調(diào)到最大時(shí)的實(shí)現(xiàn)方法，即在無法提供固定光源的情況下，將攝像機(jī)增益調(diào)到最大時(shí)，使得到的視頻圖像亮度最大，再選擇圖像中車輛頻繁經(jīng)過的區(qū)域作為圖像紋理信息值的計(jì)算依據(jù)，來評(píng)價(jià)能見度；
[0052]C、在測(cè)試點(diǎn)沒有固定光源，也無法將攝像機(jī)增益調(diào)到最大時(shí)的實(shí)現(xiàn)方法，即在無法提供固定光源的情況下，也不能將攝像機(jī)增益調(diào)到最大時(shí)，只能利用經(jīng)過車輛的車燈作為光源，分析紋理信息，先分析得到車燈所照亮的區(qū)域，然后計(jì)算被照亮的區(qū)域的紋理信息值，對(duì)能見度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0053]由監(jiān)控人員根據(jù)天氣、路段的狀況，任意設(shè)定不同區(qū)域的能見度閾值，能見度低于閾值即告警，這樣就可以對(duì)團(tuán)霧的產(chǎn)生迅速及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)警。
[0054]通常做能見度檢測(cè)的方法是在固定攝像機(jī)上做一系列的標(biāo)定和前期設(shè)置工作，當(dāng)攝像機(jī)機(jī)位發(fā)生移動(dòng)的時(shí)候，能見度檢測(cè)就失效了。
[0055]本系統(tǒng)支持云臺(tái)攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)了云臺(tái)預(yù)置位智能識(shí)別與控制。當(dāng)云臺(tái)攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別圖像變化，停止檢測(cè)。根據(jù)系統(tǒng)需求可采用自動(dòng)識(shí)別云臺(tái)歸位檢測(cè)(上一級(jí)系統(tǒng)控制云臺(tái)回到初始位置或任意設(shè)置好的預(yù)置位，系統(tǒng)自動(dòng)開始檢測(cè))、云臺(tái)自動(dòng)控制檢測(cè)(符合觸發(fā)條件下系統(tǒng)自動(dòng)控制云臺(tái)回到規(guī)定位置，開始檢測(cè))兩種方式。
[0056]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性的描述，顯然本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，包括多臺(tái)攝像機(jī)、矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器、交換機(jī)、屏幕顯示單元以及管理控制單元，多臺(tái)攝像機(jī)拍攝到的景物圖像數(shù)據(jù)依次通過矩陣控制器、視頻采集卡、視頻處理器以及交換機(jī)最終發(fā)生至管理控制單元處理，矩陣控制器將采集到的景物圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至屏幕顯示單元顯示，其特征在于:每臺(tái)攝像機(jī)包括攝像頭(7)、解碼板(8)、點(diǎn)光源(2)、凸透鏡(5)、線路板(3)以及凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置，凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置使所述凸透鏡片(5)垂直于點(diǎn)光源(2)上下移動(dòng)以配合攝像頭焦距同步調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述凸透鏡位移調(diào)節(jié)裝置包括驅(qū)動(dòng)裝置和連動(dòng)裝置，所述連動(dòng)裝置為傳動(dòng)導(dǎo)桿(4)，所述驅(qū)動(dòng)裝置為微型電機(jī)(I);所述傳動(dòng)導(dǎo)桿(4)上設(shè)有螺旋滑槽(12);所述傳動(dòng)導(dǎo)桿(4) 一端垂直固定在線路板(3)上，其另一端穿過凸透鏡(5)上的通行孔，所述凸透鏡(5)上通行孔的邊緣上設(shè)有可以在所述螺旋滑槽(12)中滑動(dòng)的突起(11);所述微型電機(jī)(I)安裝在所述傳動(dòng)導(dǎo)桿(4)的一端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述凸透鏡(5)由多塊凸透鏡片或多塊平凸鏡片組成，所述多塊凸透鏡片或多塊平凸鏡片的布置形狀和數(shù)量與所述點(diǎn)光源(2)的布置形狀和數(shù)量相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一項(xiàng)所述道路氣象檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述點(diǎn)光源(2)為LED點(diǎn)電源。
【文檔編號(hào)】G01N21/84GK203798739SQ201320787819
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】高大明, 孫靂, 丁波, 方芮 申請(qǐng)人:安徽皖通科技股份有限公司