[发明专利]大气悬浮物检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种大气悬浮物检测系统，基于机器视觉，其特征在于，包括：图像拍摄模块、图像预处理模块、图像处理模块和大气悬浮物浓度计算模块；

图像拍摄模块，拍摄大气图像；

图像预处理模块，对大气图像进行亮度信息统计，根据亮度信息区分天空区域和其他场景区域，并对大气图像每个像素进行区域标注；

图像处理模块，获取光强梯度，根据灰度光强梯度差异排除光源区域，计算光强度获得亮度图，计算光强度获得暗通道，对比亮度图和暗通道获得暗点，通过暗点像素值计算获得大气光强衰减参数；

大气悬浮物浓度计算模块，将被检测大气图像的大气光强衰减参数与大气悬浮物光强曲线对比获得大气悬浮物浓度；

采用以下方式计算大气光强衰减参数；

光强度衰减误差函数，

β是等价于测量数据的最小二乘拟合，通过最小化光强度衰减误差函数抑制单个点光强测量和计算过程中带来的误差，获得解：

β是大气光强衰减参数，γ是表征平滑约束程度的平滑系数，是矩阵简化，是矩阵简化，β_o是结合历史值建立的参考模型大气光强衰减参数值。

2.如权利要求1所述的大气悬浮物检测系统，其特征在于：区分天空区域和其他场景区域并标注，采用以下方法；

I_dark(x，y)＝min_{(m，n)∈Ω(x，y)}min_{c∈{R，G，B}}I(m，n，c)

其中，I(m，n，c)表示图像中位于(m，n)位置，c是颜色通道像素值，I_dark(x，y)是阈值通道，Ω(x，y)是中心为(m，n)位置的滤波器；

确定天空与其他场景的基本位置，通过阈值T_s、T_o进行标注；

T_s＝T_c+k(255-T_c)；

T_o＝T_c-kT_c；

将亮度大于T_s的区域标注为天空区域S，将亮度小于T_o的区域标注为其他场景区域O，最小化以下能量函数；

E(L)＝αR(L)+B(L)

Ω(L)表示像素点L的四邻域，Δ()表示以下关系；

将所有像素点的能量函数最小化后，获得每个像素是天空区域或其他场景区域的标注。

3.如权利要求1所述的大气悬浮物检测系统，其特征在于：

对于函数f(x,y)，f在坐标(x，y)处的光强梯度定义为二维列向量：

其中表示函数在x方向上的导数，表示函数在y方向上的导数，光强梯度是在(x，y)处f的最大变化率的方向，选取灰度梯度大的点集或线作为天空区域与光源区域的边缘，从而排除光源区域。

4.如权利要求3所述的大气悬浮物检测系统，其特征在于：采用以下公式计算光强形成亮度图；

L(i，j)＝0.299I_R(i，j)+0.587I_G(i，j)+0.114I_B(i，j)；

其中0.299、0.587、0.114是RGB亮度计算公式的固有参数，I_R(i，j)、I_G(x，y)、I_B(i，j)是指此处在RGB三个通道的像素值。

5.如权利要求4所述的大气悬浮物检测系统，其特征在于：采用以下公式计算光强度获得暗通道；

M(i，j)＝min_{(s，t)∈Ω(i，j)}min_{c∈{R，G，B}}I_c(s，t)；

c为通道，可选范围为{R，G，B}，(s，t)为候选暗点位置，取值范围为Ω(i，j)，Ω(i，j)是局部最小窗范围，即最小滤波。