一种空气质量等级判别系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种空气质量等级判别系统及控制方法，属于空气质量等级判断领 域。
【背景技术】
[0002] 近年来空气污染越来越严重，影响人体健康。人们需要像天气预报一样获知空气 污染程度，W便出口时采取必要的防护措施。而目前对于空气质量的状况(一般为PM2.5污 染)一般由政府机构等专业部口发布，普通人难W实时获知判断空气污染的程度，难W评判 空气质量等级，也就无法方便地根据不同空气质量等级采取对应的防护措施。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于镜头蓝色光 波分析的空气质量等级判别系统及其控制方法，W比较准确方便地对空气质量进行等级判 别显示，使得普通人可实时获知判断空气污染的程度，评判空气质量等级，方便地根据不同 空气质量等级采取对应的防护措施。
[0004] 本发明是通过W下技术方案实现的： 本发明提供了一种空气质量等级判别系统，包括处理器，所述处理器上安装有： 图像信号采集系统，包括拍照装置，采集图像信号； 蓝色饱和度分析计算系统，通过色相H、饱和度S和亮度B分析，计算图像平均蓝色饱和 度； 空气质量指数转换计算系统，根据蓝色饱和度S和空气质量指数AQI的函数关系，将平 均饱和度数值进行计算，转换为平均空气质量指数值； 系统手动开关按钮，W正常启动设备； 液晶显示系统，由TFT显示器组成，输出分析计算结果； 污染警示系统，提供应对策略;空气质量等级输出结果提示空气质量状况(优秀、良好、 污染），如空气质量为"污染"类别，系统发出"对健康的影响状况"的警示内容，并提供"建议 采取的措施"建议。
[000引上述方案中，所述处理器是ARM微处理器、PXA微控制器或者其他CPLD、FPGA可编程 逻辑器件。
[0006] 上述方案中，所述图像信号采集系统为COMS摄像头，摄像头的像素应含30万像素。
[0007] 本发明提供了一种所述的空气质量等级判别系统的控制方法， (1) 系统启动监测：通过系统开关，手动启动软件系统，系统进行初始化，并监测摄像 头、液晶显示屏连接状态，确保系统供电充足，能够进行正常运行； (2) 图像信号获取:通过拍摄按钮，选取宽阔天空景象，获取清晰图像信号，并传输至分 析计算系统进行进一步处理； (3) 图像信号处理:系统判断获取图像的色相H范围， 如H取值介于200~250,则对图像进行九宫格处理，计算中间四个端点饱和度S的平均 值，通过空气质量指数AQI与S的函数关系，计算出实时的AQI，进一步确定空气质量等级，给 出应对污染策略； 如H取值不介于200~250，系统会发出错误提示，进而终止运算，返回系统初始状态； (4)计算结果输出：系统将图像、平均饱和度S、空气质量指数AQI、空气质量等级、对健 康的影响和建议采取的措施等信息，输出至液晶显示屏，供用户参考使用。
[0008] 上述控制方法中，所述步骤(2)中，要求拍摄图像时中屯、部分一定为天空，而不能 是景物或人物。
[0009] 上述控制方法中，所述步骤(3)中，对图像进行九宫格处理是将图像等分为3X3共 9个切片区域。
[0010] 上述控审巧法中，所述步骤(3)中，空气质量指数AQ巧S的函数关系为： AQI =131.839-1.345* S，其中，AQI为空气质量指数，S为平均蓝色饱和度。
[0011] 平均蓝色饱和度S数据来源于图像拍摄和计算，空气质量指数AQI数据来源于环 保局监测数值，上述函数关系的建立方法：用最小二乘法拟合线性回归模型。
[0012] 本发明的有益效果： 本发明提供的空气质量等级判别系统包括拍摄装置、分析计算装置W及显示装置，能 够准确方便地对空气质量进行等级判别并显示，使得普通人可实时获知判断空气污染的程 度，评判空气质量等级，方便地根据不同空气质量等级采取对应的防护措施。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明空气质量等级判别系统的结构示意图。
[0014] 图2为本发明空气质量等级判别系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于W下实施例。
[0016] 实施例： 图1是本发明空气质量等级判别系统的结构示意图，处理器作为装置的核屯、部件，可W 是微处理器、微控制器或者其他CPLD、FPGA等可编程逻辑器件。处理器上安装图像信号采集 系统、蓝色饱和度分析计算系统和空气质量指数转换计算系统;手动触控W正常启动设备， 通过与摄像头连接，采集图像信号;通过色相化)、饱和度(S)和亮度(B)分析，计算图像平均 蓝色饱和度;通过线性函数关系转换，计算拍摄时空气质量指数(AQI);通过液晶显示系统， 输出分析计算结果，并通过污染警示系统提供应对策略。本发明判别系统包括： ARM处理器，所述处理器上安装有： 图像信号采集系统，包括拍照装置，采集图像信号;进一步地，所述拍照装置为COMS摄 像头，摄像头的像素应含30万像素； 蓝色饱和度分析计算系统，通过色相H、饱和度S和亮度B分析，计算图像平均蓝色饱和 度； 空气质量指数转换计算系统，根据蓝色饱和度S和空气质量指数AQI的函数关系，将平 均饱和度数值进行计算，转换为平均空气质量指数值。
[0017] 系统手动开关按钮，W正常启动设备； 液晶显示系统，由TFT显示器组成，输出分析计算结果； 污染警示系统，提供应对策略;空气质量等级输出结果提示空气质量状况(优秀、良好、 污染），如空气质量为"污染"类别，系统发出"对健康的影响状况"的警示内容，并提供"建议 采取的措施"建议。
[0018] 图2是本发明空气质量等级判别系统的控制流程图，结合图2给出所述的空气质量 等级判别系统的控制方法： (1)系统启动监测：通过系统开关，手动启动软件系统，系统进行初始化，并监测摄像 头、液晶显示屏连接状态，确保系统供电充足，能够进行正常运行。
[0019] (2)图像信号获取:通过拍摄按钮，选取宽阔天空景象，获取清晰图像信号，并传输 至分析计算系统进行进一步处理;要求拍摄图像时中屯、部分一定为天空，而不能是景物或 人物。
[0020] (3)图像信号处理:系统判断获取图像的色相H范围， 如H取值介于200~250,则对图像进行九宫格处理，计算中间四个端点饱和度S的平均 值，通过空气质量指数AQI与S的函数关系，计算出实时的AQI，进一步确定空气质量等级，给 出应对污染策略;对图像进行九宫格处理是将图像等分为3X3共9个切片区域； 如H取值不介于200~250，系统会发出错误提示，进而终止运算，返回系统初始状态； (4)计算结果输出：系统将图像、平均饱和度S、空气质量指数AQI、空气质量等级、对健 康的影响和建议采取的措施等信息，输出至液晶显示屏，供用户参考使用。
[0021] 进一步地，所述步骤(3)中，空气质量指数AQI与S的函数关系为： AQI =131.839-1.345* S，其中，AQI为空气质量指数，S为平均蓝色饱和度。
[0022] 平均蓝色饱和度S数据来源于图像拍摄和计算，空气质量指数AQI数据来源于环 保局监测数值，上述函数关系的建立方法:用最小二乘法拟合线性回归模型。该对应关系即 关系模型通过大量观测数据拟合计算得到，下面对该关系模型作出具体说明。
[0023] W上模型检验的相关结果如下：R为-0.810(sig=0.000)，R2为0.655，F检验值为 57.080(sig=0.000)，常数项131.827和系数-1.344对应的t检验值分别为32.115( Sig= 0.000)和-7.555(Sig=0.00 0)，均通过99.99%显著性检验，模型拟合效果良好。
[0024] HSB颜色模式：从屯、理学的角度来看，颜色有S个要素：色泽（Hue)、饱和度 (Saturation)和亮度(Bri曲tness)。册8颜色模式便是基于人对颜色的屯、理感受的一种颜 色模式。它是由RGBS基色转换为Lab模式，再在Lab模式的基础上考虑了人对