隧道洞外環境亮度檢測系統及使用此檢測系統的檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及隧道照明領域，具體涉及一種隧道洞外環境亮度檢測系統及使用此檢測系統的檢測方法。
【背景技術】
[0002]隧道環境亮度是指距洞口一個停車視距的接近段起點處、距地面1.5m高正對洞口方向20°圓錐視場內對景物實測得到的平均亮度，如附圖4所示。隧道洞外環境亮度值是隧道運營時照明控制的重要參數之一，隧道照明控制技術大多數都是基于洞外環境亮度的變化進行隧道內照明亮度的調整。
[0003]目前，隧道洞外環境亮度的確認主要采用以下幾種方法:1、查表計算法、2、黑度測試法，3、環境簡圖法。各方法具體如下:
[0004]1、查表法是根據設計標準中的規定，在距隧道洞口一個停車視距的位置視看隧道，在20°視野范圍內出現的天空面積百分比值、洞口朝向或洞口環境、車速等查取環境亮度值。
[0005]2、黑度法是在接近段起點，距地面高1.5米處，正對隧道方向，將20°視窗的洞外環境一次性成像在黑白膠片上;拍攝照片時還需在洞口立一個已知亮度的標準黑度板作為參照物，沖洗出來的膠片置于黑度儀上，計算各種景物的灰度值和所占百分比，并計算平均灰度值與參照物進行對比，確定洞外環境亮度值。
[0006]3、環境簡圖法是將隧道洞口外景物亮度與各部分所占的百分比相乘計算的。隧道運營時，照明系統中的環境亮度參數均采用洞口安裝照度儀進行測量，以照度儀安裝的位置處的亮度代替洞外環境亮度。
[0007]但是，以上的隧道洞外亮度測定方法，均存在測量時間長、數據處理繁瑣和測量誤差大的缺點。
[0008]查表法測定方法過于簡單，只是采用粗略的估算，測量誤差大。
[0009]黑度法測量過程復雜、測量時間長，數據處理也比較繁瑣，而膠片的曝光量影響因素較多，測量誤差較大。
[0010]環境簡圖法測量過程復雜，測量時間長，數據處理時采用經驗值進行計算，測量誤差大。而運營中采用照度儀測量值代替環境亮度，不能準確反映車輛行駛時人眼接受的環境亮度值。
[0011]隧道運營時，照明系統中的環境亮度參數均采用洞口安裝照度儀進行測量，以照度儀安裝的位置處的亮度代替洞外環境亮度。照度儀測量的只是某個具體的測點的亮度值，不能準確反應整個洞口環境的亮度。
[0012]經檢索，專利號為201410315455.2的專利申請公開了一種公路隧道洞外亮度的測量方法，其步驟是:A、確定隧道洞外各景物亮度值和水平面照度值的關系;B、確定隧道洞外各景物亮度的計算標準值;C、確定隧道洞外各景物在20°圓錐角視場范圍內所占的面積百分比;D、用環境簡圖法確定隧道洞外亮度值L20(S)。該方法的原理主要為環境簡圖法，仍然無法有效解決以上各個問題。
[0013]故本領域仍需要一種測量精確、工作效率高、操作方便的隧道洞外環境亮度檢測系統及使用此檢測系統的檢測方法。
【發明內容】
[0014]為克服現有技術中隧道洞外環境亮度檢測系統及方法的不足，本發明提供一種測量精確、工作效率高、操作方便的隧道洞外環境亮度檢測系統及使用此檢測系統的檢測方法。具體方案分別如下:
[0015]一種隧道洞外環境亮度檢測系統，包括采集1^8(^(1、8代611、1311^，代表紅、綠、藍三個通道的顏色)通道圖像的圖像采集器、將采集的RGB通道圖像轉換成灰度圖像的圖像處理器、由灰度圖像的灰度值計算出隧道洞外環境亮度值的中央處理器，所述圖像采集器、所述圖像處理器和所述中央處理器依次連接。
[0016]一種隧道洞外環境亮度檢測方法，包括如下步驟:
[0017]S1、圖像采集器通過RGB通道采集隧道洞口照片，并將所拍攝的隧道洞口照片同步傳輸至圖像處理器；
[0018]S2、所述圖像處理器將所述圖像采集器采集的RGB通道的彩色照片轉換為灰度值在O?256之間的灰度圖像，并將處理好的灰度圖像傳輸至中央處理器；
[0019]S3、所述中央處理器處理接收到的灰度圖像，并由灰度圖像的灰度值計算出隧道洞外環境亮度值。
[0020]根據本發明的一個優選實施例，步驟S3具體包括如下步驟:
[0021]S31、所述中央處理器根據位于隧道洞口位置的參照物的標準長度A以及停車視距L計算20°視窗在洞口所在垂直面內的圓形可視范圍的直徑D，在灰度圖像上去除周邊圖像得到20°視窗的灰度圖像;根據所述圖像采集器采集的RGB通道的彩色照片上參照物的長度a以及20°視窗在洞口所在垂直面內的圓形可視范圍的直徑D計算出20°視窗的圓形范圍在圖像上的直徑d，d = 2tanl0° XLXa/A；
[0022]S32、所述中央處理器在20°視窗的灰度圖像內選取N個測量點，計算這N個測量點的灰度平均值ls，然后根據函數關系L2Q = f (Is)計算出隧道洞外環境亮度值。
[0023]根據本發明的一個優選實施例，所述圖像采集器的安裝高度為1.5m，所述圖像采集器的視窗對齊隧道入口中心的隧道高度h的1/4處。
[0024]根據本發明的一個優選實施例，所述圖像采集器采集圖像的頻率為I次/分鐘，所述測量點的數值N的取值范圍為50?150。
[0025]根據本發明的一個優選實施例，N個測量點在直徑為d的圓形可視范圍內均勻分布。
[0026]應用本發明的隧道洞外環境亮度檢測系統及使用此檢測系統的檢測方法，具有如下有益效果；
[0027]1、查表法只是粗略估算，測量誤差大;黑度法測量時膠片曝光量影響因素較多，測量誤差也較大;環境簡圖法處理數據時采用經驗值進行計算，測量誤差同樣不可忽略，本方案采用圖像采集器、圖像處理器和中央處理器的結合，先由圖像采集器拍攝RGB彩色圖像，再經圖像處理器轉換成灰度圖像，最后由中央處理器處理得出隧道洞口亮度數據，整個過程均為自動控制，無需估算，中央處理器利用相關軟件自動計算得出結果，無需經驗值，使測量精確；
[0028]另外，照度儀測量的只是某個具體的測點的亮度值，不能準確反應整個洞口環境的亮度，而本方案采用測點計算平均灰度，進而計算出平均亮度，測量結果的精確度大大提尚O
[0029]2、查表法需要工作人員視看隧道，計算天空面積百分比值等，再查取環境亮度值，整個過程較為繁瑣;黑度法需要工作人員拍攝照片，然后以標準黑度板為參照，計算各種景物的灰度值和所占面積百分比，最后確定洞外環境亮度值，大多數步驟均由工作人員執行，步驟多，效率低;而本發明提供的方案則將所述圖像采集器、所述圖像轉換器和所述中央處理器連接成一體，圖像采集、圖像轉換和中央處理器的處理均為自動控制，反應快，滯后小，可及時顯示洞口環境亮度，工作效率高。
[0030]3、查表法需要工作人員在現場視看隧道，再對數據進行處理，計算出環境亮度值；黑度法需要工作人員拍攝照片，沖洗膠片，再進行黑度對比，最后計算洞外環境亮度值;環境簡圖法的計算和照度測量過程分開，以上三種測量均存在操作不方便的問題，而本方案為全程自動控制，及時反饋，工作人員只需要在控制室操作即可，操作方便。
[0031]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。