[发明专利]一种基于视频的道路气象检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于视频的道路气象检测方法。

背景技术

近年来我国高速公路里程不断增长，大雾、暴雨、冰雪等灾害性天气已成为影响交通安全和效率的主要因素。由于道路天气变化无常，再加上高速公路各种特定的地质状况，非常容易在道路上经常性地迅速产生局部短时或长时雨、雪、团雾等特殊气象状况，这种气象状况很难通过气象部门的预报获得，而驾驶员在高速公路高速行驶，由于得不到预警，对于前方道路状况一无所知，不可能采取相应的预防措施，极易发生追尾和碰撞事故。另外，高速公路车速较高，一旦由于能见度降低引发交通事故，经常会引起连锁反应，最终形成多车连续碰撞、群死群伤的严重交通事故，极大地影响了高速公路的行车安全。据统计，由于浓雾等恶劣天气影响造成的交通事故约占事故总数的1/4以上。

为了保证道路畅通，提高对于突发事件的处理能力，就要求道路管理者能够做到及时、准确、完整地收集道路的天气状况（特别是能见度指标）、各类异常事件等信息并及时发布各种预警引导信息，提高预防事故的能力，加快处理异常交通事件的反应速度。同时在发生气象突变及交通异常时，能及时确定事故位置或受阻区域位置，并实时发布相应的诱导和救援信息，从而最大程度地保证道路的安全畅通。

目前，国内外同类高速公路大都在机电系统中通过采用在道路沿线布设气象检测点以及视频监控点的方式来采集气象信息和视频图像信息，并由监控中心的监控员通过肉眼观察传到中心的视频图像和气象数据的方式来进行监控管理，当发现异常事件和恶劣气象状况后采取处理措施，同时由路政人员定时在沿线开车巡查以辅助发现事故并进行处理。

然而，这种方式存在着以下几个不足：

1、气象信息只能大范围预测，预报数据不精确，无法显示各路段的实际气象状况。目前，高速公路沿线区域内气象信息的获取主要通过气象部门的整点预报完成，同时，通过高速公路建设期间，在道路沿线布设的气象检测站和能见度检测仪完成气象信息的辅助采集。由于影响能见度的雾的形成、持续和消散的过程受多种条件影响，对其进行准确地预测预报和检测尚存在诸多技术难题。同时由于高速公路是线状走向，而气象部门的预报是大区域广范围预报，一般是以平方公里为单位，数据冗余非常大，仅具有宏观普适性和大时域概括性，而不具备高速公路的微观区域的实用性和实时性。另外，高速公路机电系统中沿线布设的气象检测站和能见度检测仪，如：目前基于光向前/向后散射检测原理的传统气象能见度仪，其检测采样空间有限，原理是以设备安装点的数十平方米内的区域的空气状况作为采集源，主要是依据对大气消光系数（或大气的光衰减系数）的精确测量，根据Koschmider原理，气象光学视距MOR与消光系数σ之间存在函数关系得出能见度数据的。但这个数据并不能真实代表检测传感器范围外的能见度状况，而是在应用中人为地将这一数据推算作为几公里或数十公里范围的能见度数据来使用的，由此就会出现如果能见度仪的安装点和雾区存在较大空间差异时，能见度仪的数据就根本不能反映其传感器检测范围以外的状况。同时由于气象检测站和能见度检测仪的价格非常昂贵、维护费用高、操作复杂等原因，难以沿路密集布设，通常一条100公里的高速公路只能安装2-3套能见度仪，由于站点相对较少，且许多观测站点离公路较远，不一定能够代表高速公路的路况气象实况，因此不能完全满足高速公路气象检测的需求。

2、目前的监控系统是人工被动监控方式。需由监控人员用肉眼去观察监视器，通过人的大脑判断以获得信息，若没有人工观察，就会对天气状况有漏报。道路上安装了近百个CCTV道路监控摄像机，图像也都传到了监控中心，但不可能同时配备同样数量的监视器和同样数量的监控人员实现一对一的看管。以一个道路监控分中心为例，一般只有10-20台监视器和1-2名工作人员，所以不可能做到近百路图像同时由人工24小时不间断地监视。因此，很难及时发现道路中产生的停车、逆行、物品遗撒等异常交通事件隐患，而往往一个细微的管理疏忽和麻痹大意都可能会造成交通隐患的放任和扩大，甚至最终酿成高速公路交通重大事故并造成不可估量的损失。

发明内容

本发明设计了一种基于视频的道路气象检测方法，其解决的技术问题是视频图像分析得出的能见度数据不是随着能见度的变化而变化的量化时时数据，无法真正反映视频区域内的整体能见度状况及变化。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：