[发明专利]一种模拟雾环境下的图像采集装置清晰度的评价方法

说明书

本发明涉及一种模拟雾环境下的图像采集装置图像清晰度的评价方法。图像采集装置由暗箱、观片灯箱、LED亚膜灯片、雾浓度测量仪、加湿器、通雾导管、测雾导管、带有观察窗的木板和数码相机组成，评价方法由图像预处理和数据分析组成，将采集到的图像进行预处理得到图像的灰度直方图，根据灰度直方图，采用双峰距离来评价图像清晰度；分别对雾浓度时间曲线和图像清晰度时间曲线进行拟合，得到雾浓度随时间变化关系和图像清晰度随时间变化关系；消去中间变量（时间），从而可以得到雾浓度与对应的图像清晰度的量化关系。本发明在实验室可以模拟均匀的雾环境，并且能够实时测量雾浓度和采集图像。

技术领域

本发明属于图像分析和评价领域，具体涉及一种模拟雾环境下的图像采集装置清晰度的评价方法。

背景技术

随着工业化进程，雾霾等恶劣天气频发。雾、霾等天气的存在，常常给人们的出行带来困扰，使得驾驶员和乘客很难清楚的辨别交通标示中的指示信息，为交通安全埋下隐患。大雾天气一直是交通运输系统面临的巨大问题之一，不论是港口、公路还是航空系统都需要对大雾天气进行应对。除了自然界自然形成的雾，还有在空气不流通无风的情况和气压较低的情况下，形成的影响交通的烟雾或者雾霾现象。雾是一种液态分散质的气溶胶，它会对空气中的光波产生散射和吸收作用。在大气中，氮气和氧气虽然含量最多，但在可见光和近红外区不表现吸收作用。水分子是可见光和近红外区最重要的吸收分子，是雾天光学衰减的主要因素。光波在空气中传播时，水分子的吸收和散射会引起光束能量的衰减，影响光束性质，最终，影响光学信息的传递。因此，研究雾环境下水雾特性与主观识别之间的关系具有实际的应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟雾环境下的图像采集装置清晰度的评价方法。

本发明提出的模拟雾环境下的图像采集装置清晰度的评价方法，所述图像采集装置由暗箱、观片灯箱、灯片、雾浓度测量仪、加湿器、通雾导管、测雾导管、带有观察窗的木板和数码相机组成，其中：暗箱由木板和木架组成的立方体结构，立方体结构的内壁上粘贴有黑色防反射塑料板，木板裸露处涂有黑漆；暗箱内末端安装有观片灯箱，所述观片灯箱用来给灯片进行背景照明，暗箱两侧开孔，所述开孔部位接入通雾导管出雾口和测雾导管入雾口，所述通雾导管连接加湿器，所述测雾导管连接雾浓度测量仪；所述暗箱前端设有带有观察窗的木板，带有观察窗的木板外侧安装有数码相机，所述数码相机用于采集图像；所述雾浓度测量仪用于实时测量雾浓度和输出雾浓度数据。清晰度评价方法由图像预处理和数据分析组成，所述图像预处理是给图像进行裁剪、灰度化、得到灰度直方图；所述数据分析是得到预处理后的图像标准偏差，所述标准偏差用来表征灰度直方图的双峰距离，以灰度直方图的双峰距离评价图像的清晰度。具体步骤如下：

（1）将暗箱两侧各开两孔并通过通雾导管连接加湿器出雾口。在暗箱侧面与数码相机同一水平线的位置开孔，使测雾导管连接雾浓度测量仪；

（2）在暗箱后端安装上观片灯箱并在观片灯箱上安装灯片，点亮一段时间使得观片灯光源输出稳定；在暗箱前端观察窗外侧放置相机支架并安装数码相机，调整数码相机高度使得镜头与灯片中的目标位置处于同一水平；

（3）先用数码相机拍摄无雾环境下的目标图像，并测量环境温度和湿度；

（4）打开超声波加湿器加雾，使其充满暗箱；读取雾浓度测量仪的实时雾浓度数值，当浓度达到200mg/m³时，关闭加湿器；

（5）设置雾浓度测量仪采样周期与自动采样时长，使用蓝牙手机与数码相机实现无线连接，同时启动雾浓度测量仪和数码相机，分别进行雾浓度测量和图像采集；

（6）将采集到的图像进行预处理得到图像的灰度直方图，根据灰度直方图，采用双峰距离来评价图像清晰度；分别对雾浓度时间曲线和图像清晰度时间曲线进行拟合，得到雾浓度随时间变化关系和图像清晰度随时间变化关系；消去中间变量（时间），从而可以得到雾浓度与对应的图像清晰度的量化关系。

本发明中，所述观察窗玻璃贴有防雾化膜，所述观片灯箱备有防水防潮措施。