基于無(wú)參考圖像清晰度評(píng)價(jià)的pm2.5濃度檢測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】基于無(wú)參考圖像清晰度評(píng)價(jià)的PM2.5濃度檢測(cè)儀，主要包括圖像清晰度評(píng)價(jià)單元，通過(guò)相機(jī)拍攝不同距離處目標(biāo)物的圖像，轉(zhuǎn)換為灰度圖像后采用無(wú)參考圖像清晰度評(píng)價(jià)方法，將灰度圖像分割成64×64的像素塊，與預(yù)先設(shè)定的閾值T＝0.2％比較后，對(duì)被分為邊緣像素塊的計(jì)算邊緣模糊檢測(cè)概率PBLUR，然后計(jì)算整幅灰度圖像的模糊累積概率CPBD值，再與最佳能見(jiàn)度圖像的CPBD閾值P最佳、較好的圖像的CPBD值的區(qū)間[P最小，P最大]進(jìn)行比較，確定待測(cè)目標(biāo)物；激光測(cè)距單元，對(duì)圖像清晰度評(píng)價(jià)單元所確定的待測(cè)目標(biāo)物進(jìn)行測(cè)距，用于確定能見(jiàn)度距離值；PM2.5濃度顯示單元，依據(jù)散射系數(shù)與能見(jiàn)度關(guān)系、散射系數(shù)與PM2.5濃度的關(guān)系，計(jì)算并顯示PM2.5的濃度值。
【專利說(shuō)明】基于無(wú)參考圖像清晰度評(píng)價(jià)的PM2.5濃度檢測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及PM2.5濃度檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種圖像清晰度的檢測(cè)方法和能見(jiàn)度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)各大中小城市，由于霧霾污染程度越來(lái)越嚴(yán)重，所以對(duì)霧霾中PM2.5濃度的檢測(cè)就顯得尤為重要。霧霾的主要組成成分包括二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物等，而霧霾的形成與空氣中PM2.5顆粒物的濃度有著密切的關(guān)系，而PM2.5顆粒物的濃度直接影響著地表能見(jiàn)度。
[0003]通常的手段是在多個(gè)不同地點(diǎn)分布霧霾監(jiān)測(cè)器，這種點(diǎn)狀分布的監(jiān)測(cè)手段是通過(guò)統(tǒng)計(jì)和推測(cè)得出結(jié)論，往往與真實(shí)霧霾濃度存在較大差異，而且難以做到隨時(shí)隨地測(cè)量的目的。傳統(tǒng)的霧霾判別通過(guò)人工觀測(cè)，并結(jié)合相對(duì)濕度等氣象要素進(jìn)行分析，缺點(diǎn)是測(cè)量精度不高。
[0004]圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)是圖像處理領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)主要分為:全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)、無(wú)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)、精簡(jiǎn)參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。目前圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)的進(jìn)展主要在灰度圖像的全參考圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)，并且主要評(píng)價(jià)圖像經(jīng)過(guò)處理后的降質(zhì)情況，都需要對(duì)參考圖像和被評(píng)價(jià)圖像進(jìn)行交叉計(jì)算，不利于大型圖像的質(zhì)量評(píng)價(jià)。
[0005]清晰度是用來(lái)度量圖像質(zhì)量的指標(biāo)之一。目前已有一些清晰度度量方法，絕大部分算法都是從圖像中提取一些一定程度上能夠反映圖像清晰度的特征量，以這些特征量作為圖像的清晰度度量值，這些特征量具有一定的效果，但普遍存在適用范圍較狹窄的缺陷，只能對(duì)某些特定的圖像具有一定效果，此外，由于場(chǎng)景差異較大，不同的場(chǎng)景所得到的特征量之間并不一定具有可比性。目前，圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)已有較廣泛的研究，常見(jiàn)的圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)有以下幾種:基于頻率域特征的評(píng)價(jià)函數(shù)，如頻譜函數(shù)；基于空間域特征的評(píng)價(jià)函數(shù)，如Brenner函數(shù)、方差函數(shù)、Vollath函數(shù)、加窗梯度函數(shù)等梯度函數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)量PM2.5濃度的檢測(cè)儀，能夠通過(guò)圖像的清晰度來(lái)判斷能見(jiàn)度，并通過(guò)能見(jiàn)度計(jì)算并顯示PM2.5的濃度。
[0007]解決的技術(shù)問(wèn)題:找出能見(jiàn)度距離與PM2.5濃度之間的關(guān)系、圖像清晰度與能見(jiàn)度的關(guān)系，為了克服當(dāng)前的各種圖像清晰度評(píng)價(jià)方法存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種以模糊累積概率為評(píng)價(jià)指標(biāo)的圖像清晰度評(píng)價(jià)方法，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單。
[0008]本發(fā)明所提供的基于無(wú)參考圖像清晰度評(píng)價(jià)的PM2.5濃度檢測(cè)儀，包括圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(I)、激光測(cè)距單元(2)、PM2.5濃度顯示單元(3)，其中所述圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(I)拍攝不同目標(biāo)物的圖像并計(jì)算處理得到圖像的模糊累積概率，通過(guò)與能見(jiàn)度清晰處圖像的模糊累積概率閾值比較，從而確定最終目標(biāo)物，激光測(cè)距單元(2)測(cè)量最終目標(biāo)物的距離，PM2.5濃度顯示單元(3)通過(guò)能見(jiàn)度與PM2.5濃度關(guān)系確定能見(jiàn)度并計(jì)算和顯示ΡΜ2.5濃度。
[0009]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010] 本發(fā)明提供一種無(wú)參考圖像的清晰度評(píng)價(jià)方法，其關(guān)鍵在于按如下步驟進(jìn)行:
[0011](一)圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(I)拍攝不同距離處的目標(biāo)物，并將所拍攝目標(biāo)物的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。
[0012](二)選擇已轉(zhuǎn)換成功的灰度圖像作為圖像清晰度評(píng)價(jià)單元⑴的被評(píng)價(jià)圖像，并將被評(píng)價(jià)圖像分成64X64的像素塊。
[0013](三)判斷每個(gè)像素塊中邊緣像素的數(shù)量是否大于等于該像素塊像素總量的
0.2%，若是則判定為邊緣像素塊，否則判定為非邊緣像素塊。
[0014](四)獲取被評(píng)價(jià)圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，并計(jì)算每個(gè)像素塊中像素點(diǎn)灰度值最大值和最小值的差值C、基于邊緣附近局部對(duì)比度的可測(cè)量模糊的寬度W.(ei)、邊緣像素的測(cè)量寬度W(ei)，所述基于邊緣附近局部對(duì)比度的可測(cè)量模糊的寬度Wjnb(ei)的值由所述每個(gè)像素塊中像素點(diǎn)灰度值最大值和最小值的差值C決定，當(dāng)C≥51時(shí)，Wjnb (ei)=3 ;當(dāng) C ≤ 50 時(shí)，W擇(ei) = 5。
[0015](五)計(jì)算邊緣模糊檢測(cè)概率Pbliik,并與預(yù)設(shè)的閾值P.進(jìn)行比較，
[0016]所述邊緣模糊檢測(cè)概率Pbuik由下式獲得:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種PM2.5濃度的檢測(cè)儀，包括圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(1)、激光測(cè)距單元(2)、PM2.5濃度顯示單元(3)，其特征在于，圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(1)拍攝不同目標(biāo)物的圖像并計(jì)算處理得到圖像的模糊累積概率，通過(guò)與能見(jiàn)度清晰處圖像的模糊累積概率閾值比較，從而確定最終目標(biāo)物，激光測(cè)距單元(2)測(cè)量最終目標(biāo)物的距離，PM2.5濃度顯示單元(3)通過(guò)能見(jiàn)度與PM2.5濃度關(guān)系計(jì)算并顯示PM2.5濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(1)能對(duì)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)拍攝的圖像進(jìn)行無(wú)參考圖像清晰度評(píng)價(jià)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(1)采用的清晰度評(píng)價(jià)方法是基于模糊累積概率模型的檢測(cè)方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，按如下步驟進(jìn)行: (一)圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(1)拍攝不同距離處的目標(biāo)物，并將所拍攝目標(biāo)物的圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像。 (二)選擇已轉(zhuǎn)換成功的灰度圖像作為圖像清晰度評(píng)價(jià)單元(1)的被評(píng)價(jià)圖像，并將被評(píng)價(jià)圖像分成64X64的像素塊。 (三)判斷每個(gè)像素塊中邊緣像素的數(shù)量是否大于等于該像素塊像素總量的0.2%，若是則判定為邊緣像素塊，否則判定為非邊緣像素塊。 (四)獲取被評(píng)價(jià)圖像的每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值，并計(jì)算每個(gè)像素塊中像素點(diǎn)灰度值最大值和最小值的差值C、基于邊緣附近局部對(duì)比度的可測(cè)量模糊的寬度W_(ei)、邊緣像素的測(cè)量寬度W (ei) 所述基于邊緣附近局部對(duì)比度的可測(cè)量模糊的寬度Wjnb(ei)的值由所述每個(gè)像素塊中像素點(diǎn)灰度值最大值和最小值的差值C決定，當(dāng)C≥51時(shí)，W_(ei) = 3 ;當(dāng)C≥50時(shí)，W 郷(ei) = 5。 (五)計(jì)算邊緣模糊檢測(cè)概率Pblot,并與預(yù)設(shè)的閾值P.進(jìn)行比較所述邊緣模糊檢測(cè)概率FVra由下式獲得:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述激光測(cè)距單元(2)采用脈沖式激光測(cè)距法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，測(cè)量范圍從幾十米到上萬(wàn)公里，測(cè)量精度達(dá)到米級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PM2.5濃度顯示單元(3)采用能見(jiàn)度距離與PM2.5濃度關(guān)系的計(jì)算方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算方法，其特征在于，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)在0.4~0.7 μ m，而PM2.5的主要組成顆粒物的顆粒直徑也在這個(gè)尺寸范圍內(nèi)，并且這部分顆粒物對(duì)可見(jiàn)光有很強(qiáng)的消光散光能力，PM2.5顆粒物的濃度與散射系數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)為0.85。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算方法，其特征在于，懸浮顆粒物直接散射太陽(yáng)光會(huì)影響大氣溫度結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響云的形成，進(jìn)一步的影響地氣系統(tǒng)輻射收支，散射系數(shù)是描述散射程度強(qiáng)弱的參數(shù)，該系數(shù)越大，消光散射能力越強(qiáng)，詳細(xì)來(lái)說(shuō)就是，空氣中懸浮的顆粒物濃度越高，散射系數(shù)就越大，導(dǎo)致能見(jiàn)度降低，散射系數(shù)與能見(jiàn)度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)為-0.74。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK103954542SQ201410200873
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】倪軍, 張凱 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院