[发明专利]一种基于图像比较的隧道照明灯具清洁效果监测方法

权利要求书

1.一种基于图像比较的隧道照明灯具清洁效果监测方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)图像获取；

2)图像处理；

3)结果评价。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像比较的隧道照明灯具清洁效果监测方法，其特征在于：所述1)具体为：

在隧道灯具清洁车的车头部和车尾部分别安装一台高清摄像机，用于获取隧道灯具清洁前后的灯具图像信息的变化；

隧道灯具清洁车在进行隧道照明灯具清洗前，采用人工清洁的方式对隧道内某一盏灯具进行清洁，清洁干净后利用高清摄像机进行拍照、记录，得到隧道灯具清洁后标准的图像信息I_E；

利用隧道灯具清洁车在进行隧道照明灯具清洗，利用隧道灯具清洁车上的高清摄像机对即将清洗的隧道灯具进行拍照，并获得其图像信息I_A，拍摄角度正对照明灯具；

隧道灯具清洁车采用清洁设备对灯具X进行清洗，并利用车尾部高清摄像机以同样的角度对清洗后的照明灯具进行拍摄、记录图像信息I_B。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像比较的隧道照明灯具清洁效果监测方法，其特征在于：所述高清摄像机的位置和角度与清洁车上的高清摄像机相同。

4.根据权利要求2所述的一种基于图像比较的隧道照明灯具清洁效果监测方法，其特征在于：所述2)具体为：

获取高清图像特征；

对拍摄的图像信息进行有效区域的提取，借助深度学习中计算机视觉库OpenCV标定图像中隧道照明灯具所在的矩形框，并提取出来。

5.根据权利要求4所述的一种基于图像比较的隧道照明灯具清洁效果监测方法，其特征在于：所述3)具体为：

对比高清摄像机A、高清摄像机B与人工清洗后拍摄得到的隧道照明灯具图像I_A、I_B和I_E，分别比较图像I_A和I_E、图像I_B和I_E之间的的相似性，根据隧道灯具清洗前后的图像信息与标准清洗下的图像信息的相似性关系，引入灯具洁净率指标来对隧道照明灯具清洁效果进行描述；

两个图像I_x和I_y之间的相似性是基于亮度、对比度和结构进行比较衡量的，其表达式分别为

c₁＝(k₁L)² (2)

式中，μ_x为图像I_x的均值；μ_y为图像I_y的均值；k₁为常数，默认为0.01；L为像素值的取值范围；

c₂＝(k₂L)² (4)

式中，为图像I_x的方差；为图像I_y的方差；k₂为常数，默认为0.03；L为像素值的取值范围；

式中，c₃为常数，默认取c₂的一半；

结合亮度、对比度和结构，得到图像I_x和I_y之间的相似度，表达式为

SSIM(x,y)＝[l(x,y)·c(x,y)·s(x,y)] (6)

式中，SSIM(x,y)为图像I_x和I_y之间的相似度，SSIM(x,y)取值在0到1之间，相似度越接近1，说明两图像越相似；否则不相似；

分别计算得出图像I_A和I_E之间的相似性SSIM(I_A,I_E)、图像I_B和I_E之间的的相似性SSIM(I_B,I_E)，那么隧道照明灯具的洁净率指标的表达式为

式中，q为隧道照明灯具的洁净率；q值越大，说明清洗后的灯具图像与人工清洗清洗后灯具图像越相似，清洁效果越好；否则清洁效果越差。