[发明专利]大气悬浮物检测系统及其检测方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的大气悬浮物检测系统，包括：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。本发明还公开了一种基于机器视觉的大气悬浮物检测方法。本发明能对大气悬浮物尤其是雾霾浓度进行准确检测。

技术领域

本发明涉及一种针对大气悬浮物尤其是雾霾的检测系统。本发明还涉及一种大气悬浮物检测方法。

背景技术

近年来智能设备逐渐代替人类完成各种具有高难度、高危险的任务，为日常生产生活带来便捷。然而，受阴雨、雾霾、暴雪等复杂多变的天气状况的影响，某些系统在该场景中的功能急剧下降。雾霾检测技术能够自动分析场景中的大气雾霾现状，为后续应对和处理判定提供有效保障，已经成为机器视觉领域中一项重要而又具有挑战性的研究课题。同时，基于机器视觉的雾霾检测技术能够提高室外的灵活性，降低图像传输的成本，并在智能视频监控系统、机器视觉导航系统和车辆驾驶辅助系统中具有广泛的应用。因此，基于机器视觉的雾霾检测技术具有广阔的研究价值和应用前景。

在现有雾霾检测技术中，通常使用内置专用的激光模块产生一束特定的激光,当颗粒物经过时，其信号会被超高灵敏的数字电路模块检测到，通过对信号数据进行智能识别分析得到颗粒计数和颗粒大小，根据专业的标定技术得到粒径分布与质量浓度转换公式，最终得到跟官方单位统一的质量浓度。然而，现有雾霾检测仪需要使用者手持该设备暴露在雾霾的环境中，当大气重度污染时应该尽量减少使用者在接触雾霾的时间，所以就需要一种与雾霾大气非接触式的检测技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉能对大气悬浮物尤其是雾霾(PM2.5～PM10)浓度进行检测的大气悬浮物检测系统。

本发明还提供了一种基于机器视觉能对大气悬浮物尤其是雾霾浓度进行检测的大气悬浮物检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于机器视觉的大气悬浮物检测系统，包括：图像拍摄模块、图像预处理模块、图像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。

进一步改进所述的大气悬浮物检测系统，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)∈(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)；