【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程领域，具体涉及一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法。
技术介绍
1、伴随我国公路里程的增长，交通安全事故问题已经给交通运输行业的发展带来了巨大挑战。作为道路建设中重要的组成部分，道路标线主要起到引导交通、提升通行能力、降低交通事故发生率的作用，其服役性能评价是保障道路交通安全的必要手段之一。
2、在机动车道照明评价指标中，可视认性至关重要，而亮度则是衡量道路标线可视认性的指标之一。目前主要通过照度计与亮度计测量获取路面标线亮度。照度计利用亮度l与照度e、反射率r之间的关系计算亮度值，但选取多个取样点进行亮度测量时会造成较大的工作量且整个测量过程较为繁琐，室外测量时随着天空亮度的大小及分布不断变化，照度数据必然会发生变化，因此采用该方式并不能够较为准确的进行亮度的测量。亮度计是利用探测器获取道路标线在单位立体角内光通量值获取亮度，可分为成像式亮度计和瞄点式亮度计。成像式亮度计具有较快的分析速度及较好的测试效果，可以在短时间内对于某一区域内亮度值进行测量并输出结果，但价格较为昂贵且不易携带，对于实际亮度测量而言存在诸多不便；瞄点式亮度计则是对目标物亮度值进行逐点测量分析，测量时间相对较长，实际应用中随着环境亮度的变化所测数据误差较大，不具有可比性，其测量结果并不理想。因此，亟需开发一种精准、便捷、技术成熟、性价比高的道路标线亮度测量方法。
3、随着社会科学技术的发展，数码相机的制造以及图像画质、处理等方面均取得了较大的进步，且数码相机可实现对某一区域的整体测量进而同时获得多个位
技术实现思路
1、本专利技术为实现道路标线亮度的精准、便捷测量，提供了一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，所述方法为：
4、步骤一：光线经过镜头进入相机后，经过透镜和光圈形成实时影像，最终转换成电信号，由此建立照度e与道路标线的亮度l的关系；
5、步骤二：在实际的拍摄中，相机镜头焦距与测量距离相比足够小，此时相机镜头焦距与测量距离的比值忽略不计，进一步简化照度e与亮度l的转换方程；
6、步骤三：依据光学及成像原理，建立物体曝光量的对数lgh与拍摄图像灰度值d在宽容度区间内的线性关系；
7、步骤四：在感光特性曲线的线性区间内，曝光量依据相机拍摄的曝光时间和照度确定；
8、步骤五：将步骤二、步骤四所得关系式代入步骤三线性公式，可得灰度值与亮度值之间的转换关系；
9、步骤六：由图像灰度值转换为亮度值，依据此公式由数码相机图像灰度值获取某一区域或某一像素点的亮度值；
10、步骤七：根据使用数码相机的型号，标定相机亮度，输出步骤三线性关系中的待定系数；
11、步骤八：采用数码相机对道路标线进行图像采集，基于图像处理技术开展道路标线亮度识别。
12、进一步地，步骤一中，所述照度e与道路标线的亮度l的关系如式(1)所示，
13、
14、式中，l表示道路标线亮度值，cd/m2；τ表示成像系统的光学透过率；f表示相机光圈数；f表示镜头焦距，mm；l表示相机镜头与目标物之间的距离(mm)。
15、进一步地，步骤二中，所述照度e与亮度l的转换方程如式(2)所示，
16、
17、进一步地，步骤三中，在宽容度区间内，图像的灰度值d与曝光量的对数lgh之间的线性关系如式(3)所示，
18、d＝algh+b (3)
19、式中，d表示图像灰度值；a，b表示待定系数，h表示曝光量。
20、进一步地，步骤四中，曝光量与曝光时间和照度的关系如式(4)所示，
21、h＝et (4)
22、其中，h表示曝光量；e表示照度值；t表示曝光时间。
23、进一步地，步骤五中，所述灰度值与亮度值的关系如式(5)所示，
24、
25、进一步地，步骤六中，将图像灰度值转换为亮度值的计算方法如式(6)所示，
26、
27、进一步地，步骤七中，采用数码相机在不同环境下调节f、t值，对于环境亮度进行测量，根据曝光量与亮度关系式计算曝光量h，然后对于采集的图片的亮度值利用数字图像处理软件输出图像的r、g、b值，利用公式(7)计算灰度值与三基色之间的转换关系，在此基础上输出灰度值与曝光值对数的散点图，并利用origin进行数据拟合，求出待定系数a、b的值，从而完成标定；
28、d＝0.299r+0.587g+0.114b (7)。
29、进一步地，步骤八中，在利用数码相机进行图像采集时，单组图像固定光圈大小以及快门速度，通过数码相机对于标线图片进行采集后利用photoshop对图像标线位置rgb值进行提取。
30、本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
31、1、本专利技术利用数码相机成像原理测量道路标线亮度，从而替代现有道路标线亮度测量方式，衡量道路标线的服役性能。数码相机测试不仅可以实现道路标线亮度的区域性测量，还可以降低天空亮度对道路标线亮度测试的影响程度，可以有效提升道路标线亮度测试的效率。
32、2、本专利技术既可实现道路标线亮度的精准表达，也可节约道路检测的时间与资金消耗，进而高效保障交通运营安全，具有重要的经济价值与社会价值。
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1.一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：所述方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤一中，所述照度E与道路标线的亮度L的关系如式(1)所示，
3.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤二中，所述照度E与亮度L的转换方程如式(2)所示，
4.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤三中，在宽容度区间内，图像的灰度值D与曝光量的对数lgH之间的线性关系如式(3)所示，
5.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤四中，曝光量与曝光时间和照度的关系如式(4)所示，
6.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤五中，所述灰度值与亮度值的关系如式(5)所示，
7.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤六中，将图像灰度值
8.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤七中，采用数码相机在不同环境下调节F、t值，对于环境亮度进行测量，根据曝光量与亮度关系式计算曝光量H，然后对于采集的图片的亮度值利用数字图像处理软件输出图像的R、G、B值，利用公式(7)计算灰度值与三基色之间的转换关系，在此基础上输出灰度值与曝光值对数的散点图，并利用origin进行数据拟合，求出待定系数a、b的值，从而完成标定；
9.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤八中，在利用数码相机进行图像采集时，单组图像固定光圈大小以及快门速度，通过数码相机对于标线图片进行采集后利用Photoshop对图像标线位置RGB值进行提取。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：所述方法为：
2.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤一中，所述照度e与道路标线的亮度l的关系如式(1)所示，
3.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤二中，所述照度e与亮度l的转换方程如式(2)所示，
4.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤三中，在宽容度区间内，图像的灰度值d与曝光量的对数lgh之间的线性关系如式(3)所示，
5.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤四中，曝光量与曝光时间和照度的关系如式(4)所示，
6.根据权利要求1所述的一种基于数码相机成像原理的道路标线亮度测量方法，其特征在于：步骤五中，所述灰度值与亮度值的关系如式(...
【专利技术属性】
技术研发人员：易军艳，周雯怡，裴忠实，程鹏健，姜大勇，李梓阳，冯德成，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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