[发明专利]一种基于系统辨识的能见度测量方法及系统

说明书

本公开提供涉及一种基于系统辨识的能见度测量方法及系统，属于视觉分析技术领域，具体涉及能见度测量。方法包括获取包含相邻设置的第一区域和第二区域的图像数据，将图像数据转化为描述第一区域和第二区域相邻处跳变特征的频谱数据，提取频谱数据中第一谐波与第二谐波的幅值比，系统包括目标物和相距目标物一个距离设置的测量端，目标物上设有相邻的的第一区域和第二区域，测量端通过上述方法测量其与目标物之间的能见度通过由系统辨识获取的能见度参数模型将幅值比转换为能见度。本公开技术方案克服现有的采用图像法测量能见度方法的不足，引入参数少、测量开销小、容易控制计算误差同时便于对误差进行修正。

技术领域

本发明属于视觉分析技术领域，具体涉及能见度测量，尤其涉及一种基于系统辨识的能见度测量方法及系统。

背景技术

现有的大气能见度测量常用方法有目测法、仪器法、图像法。目测法指气象观测人员直接用肉眼来确定天空背景下可见的最远标志物距离，缺乏客观性和规范性。仪器法主要有大气透射法和激光法。大气透射法是通过光束透过两个固定点之间的气柱来直接测量气柱的透射率，但是设施费用高，后期维护麻烦，雨雪天气很容易影响仪器的测量精准程度；激光测量法，成本昂贵，维护费用高，操作复杂，并且容易受到天气的影响。

目标观测物，也称目标物，图像法利用目标观测物的图像视觉特征测量大气能见度，克服了目测法和器测法的局限性，成本低应用广，受到国内外学者的广泛关注。陶善昌等通过计算图像中地平线附近两个不同距离的目标物与背景天空亮度差的比值求取白天能见度，但该方法对测量环境与目标物的选择要求较高。许茜等通过提取目标物基于像素对比度的图像特征及向量，用支持向量机对能见度模型进行训练，算法复杂，计算量大。Baumer等提出根据图像局部对比度强度来估计视觉范围，但需对大量的目标物进行标定，且系统对采集设备的参数设置很敏感，鲁棒性较差。因此，现有技术的图像法，采用固定数学模型直接计算能见度时，影响能见度的参数较多，且引入参数越多测量开销越大，难以充分考虑到每个潜在的参数，必然隐去大量计算误差，而参数复杂又导致误差修正困难。

发明内容

本公开技术方案目的在于提供一种能见度测量方法及系统，克服现有的采用图像法测量能见度方法的不足，引入参数少、测量开销小、容易控制计算误差同时便于对误差进行修正。

本公开首先提供了一种基于系统辨识的能见度测量方法，包括步骤：获取包含相邻设置的第一区域和第二区域的图像数据，将所述图像数据转化为描述第一区域和第二区域相邻处跳变特征的频谱数据，提取所述频谱数据中第一谐波与第二谐波的幅值比，通过由系统辨识获取的能见度参数模型将所述幅值比转换为能见度。一些实施例中，第一区域被设置为白色矩形条纹，同时第二区域被设置为黑色矩形条纹。

优选的，通过以下方法步骤获取能见度参数模型：

步骤10，选择系统辨识的能见度参数模型；

步骤20，获取一个能见度下的所述幅值比；

步骤30，根据所述幅值比和一个选定的性能指标计算所述能见度参数模型的参数。

在一些实施例中，所述第一区域与第二区域的宽度相同。

在一些实施例中，所述第一区域和第二区域交错设置。

在一些实施例中，所述第一谐波为基波，所述第二谐波为最低次谐波。

在一些实施例中，所述能见度参数模型的系统结构为一阶系统。

在一些实施例中，在获取包含相邻设置的第一区域和第二区域的图像数据后对其进行Retinex处理。

在一些实施例中，在获取包含相邻设置的第一区域和第二区域的图像数据后通过DeepLab模型对其分割。