本发明涉及气象监控领域，尤其涉及一种基于图像分析的气候危情报警平台。
背景技术：
强风、强热力不稳定和沙源分别作为动力因子和物质基础，是沙尘暴形成的三个重要条件。有利于产生大风或强风的天气形势，有利的沙、尘源分布和有利的空气不稳定条件是沙尘暴或强沙尘暴形成的主要原因。强风是沙尘暴产生的动力，沙、尘源是沙尘暴物质基础，不稳定的热力条件是利于风力加大、强对流发展，从而夹带更多的沙尘，并卷扬得更高。
除此之外，前期干旱少雨，天气变暖，气温回升，是沙尘暴形成的特殊的天气背景；地面冷锋前对流单体发展成云团或飑线是有利于沙尘暴发展并加强的中小尺度系统；有利于风速加大的地形条件即狭管作用，是沙尘暴形成的有利条件之一。
当前对沙尘暴的检测，难点在于无法确定沙尘暴的行进方向，这样，无法进一步地根据沙尘暴的行进方向确定附近需要预警的城市。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像分析的城市危情报警平台，采用定制的图像采集处理模式，以适合沙尘暴所在的复杂环境，对识别到的沙尘暴分区域进行提取，以获得并输出对应的多个沙尘暴分区域，并基于时间上连续的多帧图像分别对应的多个沙尘暴区域确定沙尘暴行进方向，以在沙尘暴行进方向指向附近城市时，进行沙尘暴预警操作。
更具体地，本发明涉及以下两个关键发明点：
(1)基于时间上连续的多帧待识别图像分别对应的多个沙尘暴区域确定沙尘暴行进方向，提高了沙尘暴行进方向测量的精度，并基于确定的沙尘暴行进方向进行相应的紧急报警操作，从而为附近城市对沙尘暴的防控节省了应对反应时间；
(2)根据图像像素点像素值中，l数值相对于a数值和b数值的变化规律，确定相应的图像明度，从而提高了图像明度分析机制的精度，同时，还采用了预先压缩数据的方式，减少了图像数据的运算量，以及根据当前采用的不同的照明源类型，改变相应的锐化方案，从而保证锐化后的图像的可辨识度。
根据本发明的一方面，提供了一种基于图像分析的城市危情报警平台，所述平台包括：
图像明度检测设备，与点阵摄像设备连接，用于接收时间上连续的多帧监控地区图像，将时间上连续的多帧监控地区图像中的第一帧图像作为待处理图像，其中，所述图像明度检测设备对所述待处理图像中的每一个像素点的a、l、b数值进行归一化处理，以将所述待处理图像中的每一个像素点的a、l、b数值都归一化调整到0到1的数值区间内，以获得并输出调整后a数值、调整后l数值和调整后b数值，针对每一个像素点，将1减去调整后l数值以获得第一提取数据，将1减去调整后a数值以获得第二提取数据，将1减去调整后b数值以获得第三提取数据，将所述第二提取数据和所述第三提取数据的乘积除以所述第一提取数据以获得数据运算结果；其中，所述图像明度检测设备还用于取各个像素点的数据运算结果的平均值以作为比较因子，当所述比较因子低于预设比例阈值时，确定所述待处理图像为高明度图像，当所述比较因子高于等于预设比例阈值时，确定所述待处理图像为低明度图像；
点阵摄像设备，设置在监控飞机上，用于对监控地区的当前场景进行拍摄，以获得时间上连续的多帧监控地区图像，并输出所述时间上连续的多帧监控地区图像；
锐化处理设备，分别与所述点阵摄像设备和所述图像明度检测设备连接，用于接收所述比较因子和所述时间上连续的多帧监控地区图像，还用于在接收到所述高明度图像时，保持对所述时间上连续的多帧监控地区图像执行锐化处理的强度不变，还用于在接收到所述低明度图像时，提高对所述时间上连续的多帧监控地区图像执行锐化处理的强度，所述提高的强度与比较因子成正比，所述锐化处理设备将经过锐化处理后的多帧监控地区图像作为多帧锐化图像输出；
区域获取设备，与所述锐化处理设备连接，用于接收多帧锐化图像，还用于对锐化图像中的每一个像素点执行以下操作：判断所述像素点的像素值距离其周围像素点像素值均值的差，当所述差大于等于预设差值时，确定所述像素点为轨迹像素点；所述区域获取设备将所述锐化图像中的所有轨迹像素点形成的区域作为目标区域输出，以输出与多帧锐化图像分别对应的多个目标区域；
数据提取设备，与所述区域获取设备连接，用于接收每一帧目标区域，并对每一帧目标区域执行基于预设沙尘暴上限灰度阈值和预设沙尘暴下限灰度阈值的沙尘暴分区域的提取，以获得并输出对应的多个沙尘暴分区域；
图像接收设备，设置在监控飞机上，用于获取时间上连续的多帧锐化图像，以及获取每一帧锐化图像内的多个沙尘暴分区域；
图像整合设备，设置在监控飞机上，与所述图像接收设备连接，用于针对每一帧锐化图像执行以下操作：基于该帧对应的多个沙尘暴子图像拟合出内部连通的沙尘暴区域。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的基于图像分析的城市危情报警平台的机拍固定设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的基于图像分析的城市危情报警平台的实施方案进行详细说明。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于图像分析的城市危情报警平台，能够准确分析出沙尘暴的行进方向。
根据本发明实施方案的基于图像分析的城市危情报警平台包括：
机拍固定设备，如图1所示，设置在监控飞机上，用于将点阵摄像设备固定到监控飞机上；
图像明度检测设备，与点阵摄像设备连接，用于接收时间上连续的多帧监控地区图像，将时间上连续的多帧监控地区图像中的第一帧图像作为待处理图像；
其中，所述图像明度检测设备对所述待处理图像中的每一个像素点的a、l、b数值进行归一化处理，以将所述待处理图像中的每一个像素点的a、l、b数值都归一化调整到0到1的数值区间内，以获得并输出调整后a数值、调整后l数值和调整后b数值，针对每一个像素点，将1减去调整后l数值以获得第一提取数据，将1减去调整后a数值以获得第二提取数据，将1减去调整后b数值以获得第三提取数据，将所述第二提取数据和所述第三提取数据的乘积除以所述第一提取数据以获得数据运算结果；其中，所述图像明度检测设备还用于取各个像素点的数据运算结果的平均值以作为比较因子，当所述比较因子低于预设比例阈值时，确定所述待处理图像为高明度图像，当所述比较因子高于等于预设比例阈值时，确定所述待处理图像为低明度图像。
点阵摄像设备，设置在监控飞机上，用于对监控地区的当前场景进行拍摄，以获得时间上连续的多帧监控地区图像，并输出所述时间上连续的多帧监控地区图像；
锐化处理设备，分别与所述点阵摄像设备和所述图像明度检测设备连接，用于接收所述比较因子和所述时间上连续的多帧监控地区图像，还用于在接收到所述高明度图像时，保持对所述时间上连续的多帧监控地区图像执行锐化处理的强度不变，还用于在接收到所述低明度图像时，提高对所述时间上连续的多帧监控地区图像执行锐化处理的强度，所述提高的强度与比较因子成正比，所述锐化处理设备将经过锐化处理后的多帧监控地区图像作为多帧锐化图像输出；
区域获取设备，与所述锐化处理设备连接，用于接收多帧锐化图像，还用于对锐化图像中的每一个像素点执行以下操作：判断所述像素点的像素值距离其周围像素点像素值均值的差，当所述差大于等于预设差值时，确定所述像素点为轨迹像素点；所述区域获取设备将所述锐化图像中的所有轨迹像素点形成的区域作为目标区域输出，以输出与多帧锐化图像分别对应的多个目标区域；
数据提取设备，与所述区域获取设备连接，用于接收每一帧目标区域，并对每一帧目标区域执行基于预设沙尘暴上限灰度阈值和预设沙尘暴下限灰度阈值的沙尘暴分区域的提取，以获得并输出对应的多个沙尘暴分区域；
图像接收设备，设置在监控飞机上，用于获取时间上连续的多帧锐化图像，以及获取每一帧锐化图像内的多个沙尘暴分区域；
图像整合设备，设置在监控飞机上，与所述图像接收设备连接，用于针对每一帧锐化图像执行以下操作：基于该帧对应的多个沙尘暴子图像拟合出内部连通的沙尘暴区域；
沙尘暴分析设备，设置在监控飞机上，与所述图像整合设备连接，用于基于时间上连续的多帧锐化图像分别对应的多个沙尘暴区域确定沙尘暴行进方向；其中，在所述沙尘暴分析设备中，基于时间上连续的多帧锐化图像分别对应的多个沙尘暴区域确定沙尘暴行进方向包括：将所述多个沙尘暴区域进行叠加以获得叠加区域，确定所述叠加区域中各个边缘子区域内属于最近一帧锐化图像对应的沙尘暴区域的像素点的数量，将像素点数量最多的边缘子区域对应的方向作为所述沙尘暴行进方向；
飞行控制设备，与所述沙尘暴分析设备连接，用于接收所述沙尘暴行进方向，并基于所述沙尘暴行进方向控制所述监控飞机以根据所述沙尘暴行进方向飞行，从而实现对沙尘暴的跟踪；
紧急报警设备，与所述沙尘暴分析设备连接，用于接收所述沙尘暴行进方向，基于内置电子地图确定所述沙尘暴行进方向是否指向附近城市，并在所述沙尘暴行进方向是否指向附近城市时，发出紧急报警信号。
接着，继续对本发明的基于图像分析的城市危情报警平台的具体结构进行进一步的说明。
所述基于图像分析的城市危情报警平台中：
所述紧急报警设备还用于在所述沙尘暴行进方向不指向附近任何城市时，发出正常状态信号。
所述基于图像分析的城市危情报警平台中：
所述紧急报警设备为卫星通信设备、航空通信设备或海事通信设备中的一种。
所述基于图像分析的城市危情报警平台中还可以包括：
mmc存储卡，与所述图像明度检测设备连接；
其中，所述mmc存储卡用于预先存储所述预设比例阈值。
所述基于图像分析的城市危情报警平台中：
所述锐化处理设备包括数据接收单元、强度提升单元、锐化执行单元以及数据输出单元。
所述基于图像分析的城市危情报警平台中：
所述强度提升单元与所述数据接收单元连接，所述锐化执行单元与所述强度提升单元连接，所述数据输出单元与所述锐化执行单元连接；
其中，所述数据输出单元用于输出多帧锐化图像。
以及，所述基于图像分析的城市危情报警平台中还可以包括：
防尘设备，设置在监控飞机上，与所述点阵摄像设备连接，用于基于所述点阵摄像设备的镜头的落尘情况进行镜头表面的实时除尘处理；
其中，所述防尘设备进行镜头表面的实时除尘处理包括：采用自清洁模式进行镜头表面的实时除尘处理。
另外，所述点阵摄像设备为ccd图像传感器或cmos图像传感器中的一种。cmos图像传感器是一种典型的固体成像传感器，与ccd有着共同的历史渊源。cmos图像传感器通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、ad转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。
在cmos图像传感器芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如ad转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的dsp器件与cmos器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。
采用本发明的基于图像分析的城市危情报警平台，针对现有技术中的沙尘暴行进方向难以判断技术问题，通过建立空中识别的模式，在图像采集和分析的基础上，基于时间上连续的多帧待识别图像分别对应的多个沙尘暴区域确定沙尘暴行进方向，从而为沙尘暴行进方向的测量提供了解决方案。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。