[发明专利]基于图像分析技术雾霾浓度监测的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机图像分析与还原技术领域，具体涉及一种基于计算机图像分析技术雾霾浓度监测的方法和系统。

背景技术

目前，在我国各大中小城市，由于空气污染程度越来越严重，每年出现雾霾天气的时间越来越长，危害加重，对雾霾天气浓度的分析就显得尤为重要。由于雾霾的浓度不均匀，随时间变化无规律性，造成监测难度较大。通常的手段是在多个不同地点分布雾霾监测器，这种点状分布的监测手段是通过统计和推测得出结论，往往与真实雾霾浓度存在较大差异，而且难以做到随时随地测量的目的。 

公开号为CN103218622 A的专利文献公开了一种同时对近目标和原目标的各图像特征进行对比，获得视觉特征向量，构造样本数据库，将待测量的图像与各样本图像进行逐一对比来确定实际雾霾情况，该技术方案存在以下三处不足：（1）该方案中，必须对近目标和远目标同时进行处理，由于图像处理过程必然存在误差，将近目标和远目标做对比处理存在的误差更大；而且，近目标和远目标的视觉特征向量仅能解决近目标和远目标之间的雾霾情况，属于区域性监测而非定点监测；（2）该方案需要对近目标和远目标的图像特征、形状特征和纹理特征分别进行分解和计算，由于目标物体形状和轮廓差异显著，现实中采用该方案的近目标和远目标的形状和轮廓差异悬殊，很少有一致性的目标物体，所以将图像特征、形状特征和纹理特征结合起来进行处理的误差更大，难以达到实际监测效果；（3）该方案是通过与数据库对比才能确定结果，仅存在于理论阶段，很难应用于实践，其原因是满足对比的数据库难以周全，数据库内容作为样本是需要从实际测试中得出的数据积累，而该方案每次监测的近目标和远目标情况不同，难以事先对近似的近目标和远目标进行不同雾霾情况的监测和记录。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过计算机对图像进行还原性分析的雾霾浓度监测方法和系统，并利用模拟系统建立图像信息数据库，但并不依赖于数据库，用于解决任意时刻和任意地点的雾霾浓度监测。 

本发明提供的技术方案，一种基于图像分析技术雾霾浓度监测的方法，包括如下步骤：（1）利用外景图像采集仪与测距仪同时为计算机系统提供目标物体在同一地点和同一时刻的距离数据和图像数据；（2）利用计算机系统对图像进行分析，至少对基色特性进行分析，得出图像中各基色的分布特性总和Q_外总； Q_外总=Q₁+ Q₂+ Q₃+……+ Q_n= K₁S₁M₁P₁+ K₂S₁M₁ P₂+ K₃S₁M₁ P₃+……+ K_nS₁M₁ P_n，其中n为大于0的自然数，Q₁…… Q_n为单个基色的分布特性，K₁……K _n为基色含量配比系数，S₁为目标物体的距离，M₁为目标物体表面的雾霾浓度，P₁……P_n为基色特性，（3）利用分析得出的参数信息，首先调取数据集样本进行数据对比，得出雾霾浓度M₁；如果数据库没有相匹配的信息或者数据库信息偏离程度较大，在模拟系统中进行图像还原，计算得出外景目标物体的雾霾浓度值M₁；采用如下计算方法：在模拟系统中，至少设置有n个与所述各基色对应的基色喷雾室，利用内景图像采集仪对基色喷雾室内固定位置的基色模板或者活动移动的基色模板进行连续图像采集，同时在基色喷雾室内进行连续喷雾，选取与外景基色最匹配的图像信息，确定基色模板与内景图像采集仪之间的距离、雾化程度和基色特性，得出模拟图像各基色的分布特性综合Q_内总；Q_内总= K₁S₁₁M₁₁P₁₁+ K₂S₁₁M₁₁ P₁₂+ K₃S₁₁M₁₁ P₁₃+……+ K_nS₁₁M₁₁ P_1n，S₁₁为某一基色喷雾室内的基色模板的距离，M₁₁为某一基色喷雾室内的基色模板的雾霾浓度，P₁₁……P_1n为喷雾室内的模板基色特性，