[发明专利]一种利用智能手机实现海船尾气排放监测的方法

权利要求书

1.一种利用智能手机实现海船尾气排放监测的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、执法人员通过智能手机采集涉嫌违规排放的海船的行驶视频，以获得多帧包含涉嫌违规排放的海船的图像；其中，视频采集过程中智能手机始终保持首帧图像采集时的状态；

S2、基于首帧图像中涉嫌违规排放的海船在图像中的位置信息，依次对步骤S1获得的其余帧图像进行处理，以确定其余帧图像中海船在图像中的位置信息；

具体处理过程如下：

S201、以图像中像素的行数为纵坐标x、列数为横坐标y，建立平面图像坐标系，以对首帧图像中的目标区域进行描述；其中，目标区域为一矩形框，其均分为左上、左下、右上和右下四个子区域，矩形框中心点对准目标船舶的烟囱口，使海船的船体位于一个子区域中，即船体子区域，其排放的尾气位于另一个子区域中，即尾气子区域；基于此，目标区域的位置信息描述为：[x_i～x_j,y_m～y_n]，x_i和x_j分别是矩形区域的起始行号和终止行号，j＞i，y_m和y_n分别是矩形区域的起始列号和终止列号，n＞m，目标区域的总像素个数z＝(j-i+1)×(n-m+1)；

S202、利用首帧图像中船体子区域的边缘算子突出区域内的边缘像素，并基于首帧图像中船体子区域的位置信息：[x_a～x_b,y_c～y_d]，b＞a，d＞c，分别截取第二帧图像中位置信息为[x_a-1～x_b-1,y_c-1～y_d-1]、[x_a-1～x_b-1,y_c～y_d]、[x_a-1～x_b-1,y_c+1～y_d+1]、[x_a～x_b,y_c-1～y_d-1]、[x_a～x_b,y_c～y_d]、[x_a～x_b,y_c+1～y_d+1]、[x_a+1～x_b+1,y_c-1～y_d-1]、[x_a+1～x_b+1,y_c～y_d]、[x_a+1～x_b+1,y_c+1～y_d+1]的九个待选区域图像，分别利用边缘算子对九个区域的图像进行处理以突出区域内的边缘像素；

S203、将首帧图像中船体子区域分别与由第二帧图像得到的九个待选区域图像进行像素亮度运算，即将每两个区域内每一对相同行列号像素的亮度值相减并取绝对值，得到九个差值处理图像；

S204、分别对九个差值处理图像中全部像素值求和，取求和结果最小的差值处理图像，该差值处理图像对应的待选区域图像即确定为第二帧图像的船体子区域；

S205、重复上述步骤S201～S204，基于每帧图像的上一帧图像对该帧图像进行处理，获得该帧图像的船体子区域，实现目标海船的追踪；

S3、依次对步骤S1获得的每帧图像中的目标区域内的全部像素进行处理和亮度排序，通过提取其中具有代表性像素的亮度值，以制作用于评价每帧图像中尾气黑度的林格曼比色卡；其中，具有代表性像素为全部像素在灰度值从小到大排序中正向排序在第M位的像素和倒向排序在第M位的像素；灰度值为像素的蓝色亮度值、绿色亮度值和红色亮度值中的最小亮度值；

S4、采用与步骤S3中制作林格曼比色卡相同的图像处理方式，依次对步骤S1获得的每帧图像中目标区域内尾气子区域的全部像素进行处理和亮度排序，通过提取其中具有代表性像素的亮度值，并与基于相同图像制作的林格曼比色卡进行比对，判断该图像内船舶尾气的黑度；其中，具有代表性像素为全部像素在灰度值从小到大排序中正向排序在第N位的像素；灰度值为像素的蓝色亮度值、绿色亮度值和红色亮度值中的最小亮度值；

S5、以连续出现船舶尾气黑度判定为违规的多帧图像对应的船舶行驶时长，确定海船是否存在尾气违规排放的问题。