DISPOSITIVO PARA LA MEDIDA DE LA RETRORREFLECTIVIDAD EN EL INFRARROJO CERCANO DE SUPERFICIES RETRORREFLECTIVAS.
Dispositivo para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano de superficies retroreflectivas.
Presentamos un dispositivo para la evaluación automatizada del deterioro de superficies retroreflectivas, como pueden ser por ejemplo en las señales de tráfico. Esta evaluación se hace por medio de la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano con longitud de onda comprendida entre 700 y 1100 nm. aproximadamente. Para este propósito se utiliza una fuente de radiación y un sistema de adquisición de imágenes en el infrarrojo cercano, y un sistema de procesado de las imágenes. En este dispositivo, los vértices del cono de irradiación y de visión son prácticamente coincidentes, y se superponen total o parcialmente. Todas las superficies retroreflectivas que se encuentran en la zona donde se superponen los dos campos son susceptibles de ser evaluadas. Un procesado de imágenes las detecta y reconoce, y determina el valor de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano para cada elemento de superficie que compone cada una de las superficies retroreflectivas completas.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200801528.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE ALCALA..
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: SIEGMANN,PHILIP, LOPEZ FERRERAS,FRANCISCO, MALDONADO BASCÓN,SATURNINO, GIL JIMENEZ,PEDRO, GOMEZ MORENO,HILARIO, LOPEZ SASTRE,ROBERTO J, LAFUENTE ARROYO,SERGIO, ACEVEDO RODRIGUEZ,JAVIER.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- E01F9/015
- G01N21/55 FISICA. › G01 METROLOGIA; ENSAYOS. › G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 21/00 Investigación o análisis de los materiales por la utilización de medios ópticos, es decir, utilizando rayos infrarrojos, visibles o ultravioletas (G01N 3/00 - G01N 19/00 tienen prioridad). › Reflexión especular.
- G08G1/00 G […] › G08 SEÑALIZACION. › G08G SISTEMAS DE CONTROL DE TRÁFICO (control de tráfico ferroviario, seguridad del tráfico ferroviario B61L; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para el control del tráfico G01S 13/91, G01S 15/88, G01S 17/88; sistemas de radar o sistemas análogos, sistemas sonar o sistemas lidar especialmente adaptados para anticolisión G01S 13/93, G01S 15/93, G01S 17/93; control de posición, rumbo, altitud o actitud de vehículos terrestres, de agua, el aire o el espacio, no es específico para un entorno de tráfico G05D 1/00). › Sistemas de control del tráfico para vehículos en carretera (disposición de las señales de tráfico o las señales de carretera E01F 9/00).
PDF original: ES-2358814_A1.pdf
Fragmento de la descripción:
Dispositivo para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano de superficies retroreflectivas.
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un dispositivo que permite evaluar automáticamente la capacidad retroreflectiva de superficies diseñadas para este propósito, y se encuentra dentro del campo de medidas electrónicas automáticas y sistemas de identificación de objetos.
Estado de la técnica
La mayoría de las superficies retroreflectivas, definidas como aquellas que reflejan la luz de forma eficiente en la misma dirección de incidencia (de regreso a su fuente), requieren de una revisión periódica de su capacidad retroreflectiva para mantener su buen estado de visibilidad cuando son iluminadas.
Como ejemplo de superficies retroreflectivas consideraremos las señales de tráfico, marcas viales y recursos viales. La superficie informativa de éstas está normalmente fabricada en un material de gran capacidad retroreflectiva, que con el tiempo tiende a deteriorarse y por lo tanto precisa de revisiones periódicas de su capacidad de retroreflejar por razones obvias de seguridad vial nocturna o con poca iluminación ambiental.
Hoy en día existen varios métodos para evaluar la visibilidad nocturna de las señales de tráfico:
En la actualidad la retroreflectividad de las superficies retroreflectivas se miden por medio de un dispositivo ("Retroreflectometer") que se posiciona manualmente sobre la superficie de la misma. Para el caso de las señales de tráfico, la tarea de medir de forma manual la retroreflectividad de cada una de las señales individualmente requiere mucho tiempo y resulta costoso.
En la patente [1] se presenta un retroreflectómetro por impulsos ("Impulse RM"). En este caso el aparato no necesita emplazarse directamente sobre la superficie, pero si se ha de dirigir hacia ésta y accionarse. El sistema mide la intensidad retroreflejada de un pulso láser. Se sigue pues precisando de un usuario que "apunte" y "dispare" el retroreflectómetro hacia cada una de las señales a medir, y la medida obtenida no es de toda la superficie, sino del área que comprende la mancha del haz láser.
En [2] se presenta una técnica para la medida de la retroreflectividad nocturna de señales en el que se hace uso de una serie de cámaras y de un flash como fuente luminosa de alta intensidad la cual también ha de dirigirse hacia la señal situada a una distancia de 60 m y accionarse. De la imagen de una de las cámaras y por medio de un computador, se obtiene un valor de la retroreflectividad de la señal que se almacena en una base de datos junto con los datos de localización de la misma obtenidos a través de un sistema GPS. También en este sistema se precisa de un usuario que maneje el dispositivo.
En la patente [3] se presenta un sistema que permite determinar la retroreflectividad de forma automatizada de las señales de tráfico dispuestas a lo largo de la vía. La fuente de luz es estroboscópica e ilumina un área a lo largo de la vía en la que al menos se incluya una superficie retroreflectiva, y un sistema de captura de imágenes, cuyo campo de visión coincide total o parcialmente con el área iluminada. Las imágenes adquiridas muestran valores altos de la intensidad correspondientes a las imágenes de las superficies retroreflectivas. Un posterior procesado de las imágenes identifica los valores de las intensidades con las señales de tráfico y obtiene un valor de retroreflectividad para cada una de ellas. El sistema puede pues determinar la retroreflectividad de cada una de las señales a lo largo de la vía sin necesidad de orientarlo y accionarlo.
La invención que se presenta en la presente solicitud, es similar a [3], donde igualmente las superficies retroreflectivas se evalúan y clasifican de forma automatizada según su valor de la retroreflectividad. En esta aplicación se utiliza una fuente de luz visible, mientras que en la presente aplicación se usa una fuente de radiación en el infrarrojo cercano, lo cual evita el problema de deslumbramientos, resultando por lo tanto más conveniente, principalmente por motivos de seguridad, para el caso en que se desee evaluar la retroreflectividad de las señales de tráfico. Además existe una diferencia fundamental al utilizar una iluminación continua frente a la luz estroboscópica que exige tener funciones de sincronismo entre la captura y la iluminación.
Descripción de la invención
La medida de la retroreflectividad se realiza normalmente usando fuentes de luz visible de alta intensidad. Esto puede suponer un problema, concretamente de seguridad vial en el caso de las señales de tráfico, debido al efecto de deslumbramiento.
En la presente invención usamos radiación el en infrarrojo cercano (NIR), la cual no es visible para el ojo humano, para medir con ella la retroreflectividad en el NIR (RIR). Como consecuencia, las unidades de RIR ya no serán fotométricas (candelas/lumen) y por lo tanto no tendrán en cuenta el efecto de la sensibilidad del ojo humano a los colores. No obstante, el valor de RIR obtenido para una superficie retroreflectiva, como puede ser el de una señal de tráfico, está directamente relacionado con el grado de deterioro del material retroreflectivo de la señal.
Descripción general
La presente invención describe un sistema automatizado para determinar la retroreflectividad en el infrarrojo cercano de superficies retroreflectivas. El sistema consta de tres partes que se muestran en la figura 1, y son:
Tal y como se muestra en la figura 2, la fuente-NIR emite prácticamente toda la radiación en un "cono de radiación", (4), cuyo vértice se hace coincidir con el vértice que forma el "cono del campo de visión", (5), de la cámara-NIR. Tanto el campo de visión y el de irradiación se hacen coincidir total o parcialmente. De esta forma, la fuente-NIR y la cámara-NIR se fijan entre sí. Todas las superficies retroreflectivas irradiadas por la fuente-NIR y que caigan dentro del campo de visión, y que llamaremos "campo de evaluación", (6), serán susceptibles de ser evaluadas según su valor de RIR.
El subsistema de procesado de imágenes procesa las imágenes obtenidas por la cámara- NIR. Este procesado se divide en tres partes:
El subsistema de procesado de las imágenes permite obtener de forma automatizada el valor RIR de cada una de las superficies retroreflectivas detectadas y reconocidas que caigan dentro del campo de evaluación.
El conjunto del sistema se puede emplazar en un vehículo de tal forma que el campo de evaluación abarque el lateral de la vía en la que se encuentran las señales de tráfico, éstas se podrán evaluar según su valor RIR de forma automatizada a medida que el vehículo se desplace a lo largo de la vía. En este caso los tres subsistemas estarán activados de forma continuada, y la velocidad del vehículo estará limitada por la velocidad de captura de imágenes y/o por la velocidad de procesado. Además de este modo de medida, el sistema puede funcionar "off-line" de tal forma que se almacenan todos los datos necesarios durante el recorrido y posteriormente se realiza el cálculo de la retroreflectividad.
Descripción detallada
Cualquier fuente de radiación suficientemente intensa que emita en el infrarrojo cercano (longitud de onda entre 700 a 1100 nm aprox.) y que emita la mayor parte de la intensidad en un cono lo suficientemente extendido es válida como fuente-NIR, este objetivo se puede conseguir con una fuente compuesta por un único elemento radiante o con un conjunto de elementos estratégicamente situados para obtener el perfil deseado.
Como subsistema de adquisición de imágenes en el infrarrojo cercano, cuyas componentes se muestran en la figura 1,... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano de superficies retroreflectantes, como el que se muestra en la figura 1, que consta de:
2. Un sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano según reivindicación 1 cuyo subsistema de iluminación esté formado por un conjunto de LES's ("Light Emitting Diodes") de alta potencia que emitan en el infrarrojo cercano.
3. Un sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano según reivindicación 1, cuyo sistema de adquisición de imágenes sensible al infrarrojo cercano esté formado por una cámara digital con un sistema de lentes que forme imagen sobre un sensor matricial de, al menos, una porción del área irradiada por el subsistema de radiación. Éste sensor matricial debe ser sensible al infrarrojo cercano, y puede ser, por ejemplo, un CCD ("Charge Coupled Device") o CMOS ("Complementary Metal Oxide Semiconductor"). En el caso del CMOS, la respuesta del sensor puede ser no lineal con la intensidad y deberá ser tenido en cuenta, mediante un calibrado previo, para el cálculo de la retroreflectividad.
4. Un sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano según reivindicación 1, en el que no se hace uso del filtro que solo permitan pasar el infrarrojo cercano.
5. Un sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano según reivindicación 1, en el que el subsistema de procesado de imágenes conste de una tarjeta electrónica diseñada exproceso, la cual incluiría un DSP ("Digital Signal Processor") para realizar un procesado parcial (o total) de las imágenes además (o en lugar) del ordenador.
6. Un sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano según reivindicación 1, que utilice adicionalmente una o más cámaras para la obtención de información adicional estereográfica útil (de distancias y orientaciones relativas) para la determinación más precisa del valor de la retroreflectividad.
7. Método de uso del sistema optoelectrónico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para la caracterización de las propiedades de retroreflexión de superficies (retroreflectivas), utilizando iluminación constante sobre la superficie objeto de análisis.
8. Uso del sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para evaluar la capacidad retroreflectiva de las señales verticales de tráfico.
9. Uso del sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para evaluar la capacidad retroreflectiva de las marcas viales.
10. Uso del sistema optoelectrónico para la medida de la retroreflectividad en el infrarrojo cercano, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para evaluar la capacidad retroreflectiva de los recursos viales.
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