[发明专利]一种自动检测结霜的方法

摘要

本发明公开了一种自动检测结霜的方法，利用对设置在户外的多个载玻片的图像序列Ii的处理，检测出是否结霜及结霜的时刻，其中，所述图像序列Ii由每隔固定时间采集的载玻片图像所组成，所述载玻片呈四边形，i是正整数，表示图像帧数序号。本发明的方法能够自动检测结霜现象是否发生，并且检测出结霜发生的时刻，而且检测过程中除了初始手工标记外，不需要人工干预，自动化程度高，对于不同形式的结霜都能很好的检测。

主权项

1.一种自动检测结霜的方法，利用对设置在户外的多个载玻片的图像序列I_i的处理，检测出是否结霜及结霜的时刻，其中，所述图像序列I_i由每隔固定时间采集的载玻片图像所组成，所述载玻片呈四边形，i是正整数，表示图像帧数序号，该方法具体步骤如下：(1)对于所述图像序列I_i中的第1帧图像I₁，标记I₁中载玻片的上底边和下底边，其中上底边的线段标记为下底边的线段标记为m表示上底边，b表示下底边，k＝1，2，L，M，M为载玻片个数，分别为上底边两端点，分别为下底边两端点；(2)当采集的图像序列超过N帧的时候，开始计算任意第t帧图像对应的序列相关函数的值，获得对应的M组N个数据点N为正整数，N≥10，t≥N+1，所述序列相关函数定义为：gtk(Δt)=S(Ak)Σ(i,j)∈AkIt(i,j)It-Δt(i,j)-Σ(i,j)∈AkIt(i,j)Σ(i,j)∈AkIt-Δt(i,j)S(Ak)Σ(i,j)∈Ak[It(i,j)]2-[Σ(i,j)∈AkIt(i,j)]2S(Ak)Σ(i,j)∈Ak[It-Δt(i,j)]2-[Σ(i,j)∈AkIt-Δt(i,j)]2]]>其中，Δt＝{1，2，L，N}，I_t(i，j)表示第t帧图像中第j行第i列的灰度值，S(A_k)是载玻片所在的四边形区域A_k的面积；(3)对M组的每一组N个数据点分别进行拟合，得到的任意第k组数据点的拟合参数记为拟合后的数据点通过下式计算得到：g^tk(Δt)=atkarctan(btkΔt+ctk)+dtk]]>(4)计算拟合后数据和拟合前数据的相关系数计算公式如下：rtk=NΣΔt=1Ngtk(Δt)g^tk(Δt)-ΣΔt=1Ngtk(Δt)ΣΔt=1Ng^tk(Δt)NΣΔt=1N[gtk(Δt)]2-[ΣΔt=1Ngtk(Δt)]2NΣΔt=1N[g^tk(Δt)]2-[ΣΔt=1Ng^tk(Δt)]2,]]>并定义函数h_k(t)为：hk(t)=0,rtk<TRt-ctkbtk,rtk≥TR,]]>其中TR是阈值，TR∈[0.95，0.99]，如果h_k(t)＝0，那么返回步骤(2)继续检测下一帧图像，否则，进入步骤(5)；(5)设h_k′(t)为该帧图像中不为0的函数h_k(t)，h_k′(t)≠0，k′＝1，2，L，M，如果h_k′(t-w)≠0，w＝0，1，L，T，其中T是参数，为整数，T≥3，那么进入步骤(6)，否则返回步骤(2)继续检测下一帧图像；(6)计算载玻片区域相对亮度变化L_k′(t)，计算公式如下：Lk′(t)=Σ(i,j)∈Ak′It(i,j)-Σ(i,j)∈Ak′It-N(i,j)+Σ(i,j)∈ΩIt-N(i,j)-Σ(i,j)∈ΩIt(i,j)Σ(i,j)∈Ak′It(i,j)+Σ(i,j)∈Ak′It-N(i,j)+Σ(i,j)∈ΩIt-N(i,j)-Σ(i,j)∈ΩIt(i,j)]]>其中Ω表示整个图像区域，A_k′为h_k′(t)对应的载玻片区域，(7)检测判断：如果L_k′(t)≥TL，那么第帧发生了结霜；否则无结霜，其中TL是阈值，TL∈[0.03，0.07]。