[发明专利]一种基于计算机视觉的集成化激光雾霾检测系统

说明书

本发明公开了一种基于计算机视觉的集成化激光雾霾检测系统，包括五点协同激光模组、数据采集系统、主控制系统、环形光电探测器和大角度探测器，所述五点协同激光模组的内部设置有主激光光源、滤波扩束准直系统、傅里叶透镜和辅助光源，所述主激光光源的光线直接输出到滤波扩束准直系统，所述滤波扩束准直系统的激光光线穿过傅里叶透镜折射到空气样品室内部，所述大角度探测器和环形光电探测器的输出端均与数据采集系统相连接，所述数据采集系统的输出端与主控制系统相连接，系统以微控制器为电路部分主控器，通过对五点协同激光模组的设计、数据采集及传输电路的设计来完成系统的设计，通过探测器测得的光强分布来反演空气中颗粒物的粒度分布。

技术领域

本发明涉及雾霾检测系统领域，具体为一种基于计算机视觉的集成化激光雾霾检测系统。

背景技术

计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟。它的主要任务就是通过对采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的三维信息，就像人类和许多其他类生物每天所做的那样。

近些年以来雾霾这个字眼越来越频繁地出现在天气预报中，尤其在2013年“雾霾”已经成为年度关键词，雾霾天气出现频率的日趋增加，社会生活、生态环境、人体健康等各个方面造成很大的危害，大气中过多的颗粒物直接导致雾霾天气的产生，因此对大气颗粒物的含量进行合理地监测是应对雾霾天气的重要环节，天然来源和人为来源是大气颗粒物的两个主要来源，由于形成条件不同，所以来源不同的颗粒物的化学成分、粒径分布是不相同的，道路上的灰尘、天然岩石风化的颗粒、植物的花粉等颗粒物属于天然来源的范畴，人类燃烧化石燃料产生的颗粒、建筑施工过程产生的灰尘、工业生产过程中散发出来的微粒等也属于人为来源，而现有雾霾检测系统的还存在以下不足之处问题：

例如，申请号为201510008693.3，专利名称为图像/雷达/激光测距机场跑道异物监控一体化系统的发明专利：

其按照天气分类分别给出了天气正常时机场跑道异物检测方法、刮大风时在机场跑道上空附近会出现质量轻的漂浮物导致异物检测错误的解决方法、下雪和下雨天气的图像仿射投影滤波方法、雾霾天气的红外强化法，实现了对机场跑道异物有效、可靠地自动化在线监测。

但是，现有的雾霾天用的新型集成化激光雾霾检测系统存在以下缺陷：

(1)现有的雾霾检测系统利用化学微孔滤膜显微镜计数法，对颗粒的个数进行统计，概括来说这个方法分成待测颗粒采集、显微镜观察和个数统计和浓度计算三个步骤，这种方法较多地用于测量无尘工作间、超净实验室等环境的含尘浓度；

(2)常用的颗粒物浓度检测方法是光散射法，在光散射法测量颗粒物质量浓度方面，国外的一些国家开展的比较早，发展到现在技术也到达一个比较成熟的阶段，科技成果转化为商品的产品比较多，其中以美国SKC公司和TSI为代表，上个世纪七十年代，我国才开始开展对光散射测量颗粒浓度的研究，相对于国外的一些国家来说，技术上还是有所欠缺，相对不成熟的。但是到目前为止，在颗粒物检测领域我国也逐渐有一些科技成果投入市场，像PC.3A激光可吸入粉尘测量仪等，但是这些产品主要是集中在检测PM2.5以上的颗粒物，而对PM2.5以下的呼吸性颗粒物研究较少；

(3)我国PM2.5的监测仪器和大气可吸入颗粒物技术还主要依赖进口，而进口设备价格昂贵，普遍售价在100万以上，不利于规模化布点，无法形成有效的监测网络，因此如果高检测精度的雾霾监测设备也能实现国产化，以其明显的价格优势便可实现更大范围的布点监测，实时掌握各个地点的雾霾产生情况，因此其具有相当广阔的应用前景和较大的发展趋势。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种基于计算机视觉的集成化激光雾霾检测系统，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：