雾霾能见度监测方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，特别涉及一种雾霾能见度监测方法和装置。
【背景技术】
[0002] 大气能见度，与人民群众生活关系密切，尤其对航海、航空、路上交通等行业安全 生产影响巨大，因此需要实时准确的测量能见度。它是反映大气透明度的一个指标，是具有 正常视力的人在给定天气条件下能够看清楚目标物轮廓的最大距离。大气能见度与当时的 天气情况密切相关。如出现降雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程时，大气透明度较低，因此能见 度较差。
[0003] 为了客观的对能见度进行定义，而不是以人眼主观视觉为转移，WMO (World Meteorological Organization,世界气象组织)在1957年提出用大气透明度作为对能见度 的度量，用MOR (Meteorological Optical Range,气象光学视程）表示，定义为"白炽灯在 2700K时发出的平行光束，光通量在大气中衰减至初始值5%时所经过的路径长度"。
[0004] 人眼是最早和最为简便的观测大气水平能见度的方法。为了克服人眼的主观性， 很多国家对大气能见度仪表进行研究，并且取得很多进展。我们将这些方法总结如下：
[0005] 1)传统能见度仪方法：如散射能见度仪，透射能见度仪，激光雷达能见度仪等，这 些仪表精度高，但造价高，动辄几万甚至十几万元，无法大规模部署。
[0006] 2)基于数字摄像技术的方法，主要有三类：
[0007] ①在数字图像上判断不同距离的目标物是否可见方法，类似于目测法；
[0008] ②利用两组目标亮度差方法，即双亮度差方法；
[0009] ③基于摄像机自标识的大气能见度方法，一般用于交通道路上。
[0010] 3)数值模拟方法：大气能见度与云中液态水含量和云滴粒子尺度相关，通过计算 机数字模拟可以检测与预报能见度。
[0011] 这些方法共同存在的缺陷为：需要部署额外的设备、处理过程复杂。
【发明内容】
[0012] 本发明实施例提供一种雾霾能见度监测方法和装置。无需部署额外价格昂贵的设 备，通过利用大气散射模型及绿色暗通道特性，实现雾霾能见度的有效监测。
[0013] 根据本发明的一个方面，提供一种雾霾能见度监测方法，包括：
[0014] 接收摄像头拍摄的视频图像；
[0015] 利用视频图像确定绿色暗通道上的大气光值Ag ;
[0016] 在视频图像中选取用于监测的像素点X ;
[0017] 在像素点X的邻域中，选择在绿色暗通道中亮度最小的η个像素点Pi，K i < η ;
[0018] 利用像素点Pi在绿色暗通道中的亮度值Fg (Xi)和所述大气光值Ag，计算大气传输 系数t (Xi),其中Xi为像素点Pi的坐标；
[0019] 利用大气传输系数t (Xi)和相应的距离信息，计算大气消光系数〇 i ;
[0020] 利用得到的η个大气消光系数，得到大气消光系数平均值；
[0021] 根据大气消光系数平均值确定拍摄视频图像的摄像头点位处的雾霾能见度值。
[0022] 优选的，利用视频图像确定绿色暗通道上的大气光值Ag的步骤包括：
[0023] 判断监控图像中的天空区域是否大于预定阈值；
[0024] 若监控图像中的天空区域不大于预定阈值，则提取视频图像在绿色暗通道中的最 大亮度值，以作为所述大气光值A g。
[0025] 优选的，若监控图像中的天空区域大于预定阈值，则提取视频图像在绿色暗通道 中最大的m个亮度值；
[0026] 将最大的m个亮度值的平均值作为所述大气光值Ag。
[0027] 优选的，利用像素点Pi在绿色暗通道中的亮度值Fg(X i)和所述大气光值Ag，计算 大气传输系数t (Xi)的步骤包括：
[0028] 大气传输系数t (Xi)为：
【主权项】
1. 一种雾霾能见度监测方法，其特征在于，包括： 接收摄像头拍摄的视频图像； 利用视频图像确定绿色暗通道上的大气光值Ag ; 在视频图像中选取用于监测的像素点X ; 在像素点X的邻域中，选择在绿色暗通道中亮度最小的η个像素点Pi，K i < η ; 利用像素点Pi在绿色暗通道中的亮度值Fg (Xi)和所述大气光值Ag，计算大气传输系数 t (Xi)，其中Xi为像素点Pi的坐标； 利用大气传输系数t (Xi)和相应的距离信息，计算大气消光系数〇 i ; 利用得到的η个大气消光系数，得到大气消光系数平均值； 根据大气消光系数平均值确定拍摄视频图像的摄像头点位处的雾霾能见度值。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于， 利用视频图像确定绿色暗通道上的大气光值Ag的步骤包括： 判断监控图像中的天空区域是否大于预定阈值； 若监控图像中的天空区域不大于预定阈值，则提取视频图像在绿色暗通道中的最大亮 度值，以作为所述大气光值Ag。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 若监控图像中的天空区域大于预定阈值，则提取视频图像在绿色暗通道中最大的m个 亮度值； 将最大的m个亮度值的平均值作为所述大气光值Ag。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于， 利用像素点Pi在绿色暗通道中的亮度值Fg (Xi)和所述大气光值Ag，计算大气传输系数 t (Xi)的步骤包括： 大气传输系数t (Xi)为：
5. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于， 根据大气消光系数平均值确定拍摄视频图像的摄像头点位处的雾霾能见度值的步骤 包括： 雾霾能见度值V为
其中〇为大气消光系数平均值。
6. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于， 利用得到的η个大气消光系数，得到大气消光系数平均值的步骤包括： 在η个大气消光系数中，删除数值最大的L个大气消光系数、并删除数值最小的L个大 气消光系数； 计算剩余的n-2L个大气消光系数的平均值，以作为大气消光系数平均值。
7. -种雾霾能见度监测装置，其特征在于，包括接收单元、大气光值确定单元、第一选 择单元、第二选择单元、大气传输系数计算单元、大气消光系数计算单元、系数均值计算单 元和能见度计算单元，其中： 接收单元，用于接收摄像头拍摄的视频图像； 大气光值确定单元，用于利用视频图像确定绿色暗通道上的大气光值Ag; 第一选择单元，用于在视频图像中选取用于监测的像素点X ; 第二选择单元，用于在像素点X的邻域中，选择在绿色暗通道中亮度最小的η个像素点 Pi, I ^ i ^ η ； 大气传输系数计算单元，用于利用像素点Pi在绿色暗通道中的亮度值Fg (Xi)和所述大 气光值Ag，计算大气传输系数t (Xi)，其中Xi为像素点Pi的坐标； 大气消光系数计算单元，用于利用大气传输系数t (Xi)和相应的距离信息，计算大气消 光系数σ i ; 系数均值计算单元，用于利用得到的η个大气消光系数，得到大气消光系数平均值； 能见度计算单元，用于根据大气消光系数平均值确定拍摄视频图像的摄像头点位处的 雾霾能见度值。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，大气光值确定单元包括识别模块和提取 模块，其中： 识别模块，用于判断监控图像中的天空区域是否大于预定阈值； 提取模块，用于根据识别模块的判断结果，若监控图像中的天空区域不大于预定阈值， 则提取视频图像在绿色暗通道中的最大亮度值，以作为所述大气光值Ag。
9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，大气光值确定单元还包括均值计算模块，其中： 提取模块还用于根据识别模块的判断结果，若监控图像中的天空区域大于预定阈值， 则提取视频图像在绿色暗通道中最大的m个亮度值； 均值计算模块，用于计算最大的m个亮度值的平均值，以作为所述大气光值Ag。
10. 根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于， 大气传输系数计算单元具体利用公式
计算大气传输系数t (Xi)，其中Fg(Xi)为像素点Pi在绿色暗通道中的亮度值，A g为所述 大气光值。
11. 根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于， 能见度计算单元具体利用公式
计算雾霾能见度值V，其中σ为大气消光系数平均值。
12. 根据权利要求7-9中任一项所述的装置，其特征在于，系数均值计算单元还包括删 除模块和系数计算模块，其中： 删除模块，用于在η个大气消光系数中，删除数值最大的L个大气消光系数、并删除数 值最小的L个大气消光系数； 系数计算模块，用于计算剩余的n-2L个大气消光系数的平均值，以作为大气消光系数 平均值。
【专利摘要】本发明公开一种雾霾能见度监测方法和装置。其中在雾霾能见度监测方法中，接收摄像头拍摄的视频图像，利用视频图像确定绿色暗通道上的大气光值Ag，在视频图像中选取用于监测的像素点x，在像素点x的邻域中，选择在绿色暗通道中亮度最小的n个像素点pi，利用像素点pi在绿色暗通道中的亮度值Fg(xi)和所述大气光值Ag，计算大气传输系数t(xi)，利用大气传输系数t(xi)和相应的距离信息，计算大气消光系数σi，利用得到的n个大气消光系数，得到大气消光系数平均值，根据大气消光系数平均值确定拍摄视频图像的摄像头点位处的雾霾能见度值。从而可在无需部署额外价格昂贵的设备，通过利用大气散射模型及绿色暗通道特性，实现雾霾能见度的有效监测。
【IPC分类】G01N21-17
【公开号】CN104634740
【申请号】CN201310562418
【发明人】许正锋, 胡豆豆, 张艳霞, 冯传滨, 张园
【申请人】中国电信股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月12日