[发明专利]一种隧道检测光源自适应调整装置与方法

权利要求书

1.一种隧道检测光源自适应调整装置，其特征在于，包括摄像机、激光测距仪、照度计、光源镜头、激光器、光源控制器、工业相机、编码器、工控机，上述组件安装在移动平台上；所述摄像机无遮挡安装于移动平台驾驶室前端位置，用于拍摄隧道洞口图像；所述激光测距仪为3台，安装于移动平台左、右、上方，并位于同一个断面，用于获取距离信息；所述照度计安装于摄像机后侧，用于实时获取当前环境的照度；所述光源镜头通过光纤与激光器、光源控制器相连，通过光源控制器实现对光源亮度的调整；所述工业相机，与光源镜头并排安装，用于获取隧道结构表观图像；所述编码器，与移动平台轮子连接，用于行驶距离定位；所述工控机，内置数据采集软件、光源自适应调整软件，工控机通过与编码器、激光测距仪进行信号传输，通过专用相机电缆和串口线分别与工业相机和光源控制器进行信号传输，不同设备采集的数据存储于工控机内，经光源自适应调整软件分析后，向光源控制器发送信号，进行功率调整，实现光源亮度自适应调整。

2.权利要求1所述一种隧道检测光源自适应调整装置的检测光源自适应调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、进入隧道前位置：前置摄像机获取洞口图像，利用Yolov5获取洞口位置与大小，同时利用照度计获取当前室外环境状况，调整初始灯光值；

S2、洞口位置：利用三个激光测距仪的距离变化区域和阈值，判定洞口位置，在进入隧道100米内，依据照度变化和图像亮度变化逐步调整灯光功率，直至稳定；

S3、隧道内：每隔一段距离依据图像灰度均值进行光源功率的调整和校正；

S4、出隧道位置：对摄像机拍摄的洞口图像，进行洞口定位，换算出洞距离；逐步减低亮度，直到出隧道后，将灯光功率调整为0。

3.根据权利要求2所述的检测光源自适应调整方法，其特征在于，所述步骤S1具体操作如下：

(1)将摄像机拍摄的不同地区、不同背景下的包含隧道洞口的图像，作为训练集；

(2)采用LabelImg对隧道洞口区域进行标注，训练Yolov5模型，实现隧道洞口的精确定位，记洞口区域宽度为W、高度为H，单位为像素；

(3)计算摄像机的拍摄范围，设成像尺寸为W_I×H_I，隧道高度为H_s，摄像机拍摄的画幅高度H_d计算方法如下：

(4)依据工业相机焦距、CCD芯片尺寸、洞口高度，计算检测装备到洞口的距离，其公式如下：

其中d₀为检测装备距离洞口的距离，f为工业相机焦距，H_d为摄像机拍摄的画幅高度，C为成像芯片高度方向的尺寸；

(5)将照度计测量数据进行记录，利用当前采集的数据与之前的a个数据进行B样条曲线拟合，再等间隔抽取a个点，计算其照度均值，记为I_l，依据以下公式判定当前环境状况：

其中b₁、b₂代表照度的阈值，其单位是lx；并依据照度值设定初始灯光功率P₀如下：

其中p₁、p₂的单位是W；

(6)记录3个激光测距仪的数据，记为L₁、L₂、L₃，并分析其距离值，判定是否进入隧道入口前的位置，若L₂无有效数据，且L₁＜e₁、L₃＜e₂，则判定检测装备位于隧道洞口较近位置外，且未进入隧道，开启图像采集，否则判定为距离隧道入口较远，不进行图像采集。

(7)重复步骤(2)～(6)，对隧道洞外数据进行实时分析，并设定好灯光初始功率。