[发明专利]一种基于计算机视觉的雾霾监测系统

摘要

本发明涉及一种基于计算机视觉的雾霾监测系统，包括雾霾采样模块，所述雾霾采样模块与光源模块电性连接，所述光源模块与灰度采集模块电性相连，所述灰度采集模块与计算机分析模块电性相连，所述计算机分析模块与显示模块电性相连，所述计算机分析模块包括灰度对比模块、算法转换模块和图线分析模块，所述显示模块包括数据列表模块和图线绘制模块，所述显示模块与警报模块电性相连。本发明能够实现对外界空气的全天检测，简单有效，不受外界光线的影响，检测出的灰度值准确可靠，转换方法科学有效，省去了人力，效率高，可信度高；对变化趋势有一个直观的显示，便于分析，节省了专业人员的时间和精力，工作可靠。

主权项

一种基于计算机视觉的雾霾监测系统，其特征在于，所述基于计算机视觉的雾霾监测系统包括雾霾采样模块；所述雾霾采样模块用于24小时连续地收集外界环境中的空气；所述雾霾采样模块与光源模块电性连接；所述光源模块用于产生灰度值为0％的白光用作对照；所述光源模块与灰度采集模块电性相连，所述灰度采集模块用于将引入外界空气后当前的灰度值进行采样；所述灰度采集模块与计算机分析模块电性相连，所述计算机模块用于对灰度数据的分析和处理；所述计算机模块设置有子匹配滤波器的传递函数为：Ci是由分层序列u，v调制而成的，u是分层Golay序列u＝{1,1,1,1,1,1,‑1,‑1,1,‑1，1,‑1,1,‑1,‑1,1}，v＝{1,1,1,‑1,‑1,1,‑1,‑1,1,1,1,‑1,1,‑1,1,1}，C16m+n＝unvm；根据分层的Golay序列对传递函数进行改进，则有：H(zu)＝[1+z‑8+z‑1(1‑z‑8)][1+z‑4+z‑2(1‑z‑4)]；H(zv)＝(1+z‑1)[1‑z‑6+z‑8+z‑14]+(1‑z‑1)[z‑2‑z‑4+z‑10+z‑12]；所述计算机分析模块与显示模块电性相连，所述显示模块用于显示处理后的数据；所述显示模块的数据压缩方法的步骤为：步骤一、在编码时，首先根据E1n+1＝E1n+dn+1式计算出E1值，再根据和式计算出拟合残差，计算这两步时，均需要对结果进行越限判断，判断E1是否越限是为了避免超过传感器数据总线上限而造成溢出；判断残差是否越限是为实现分段拟合；步骤二、当一段输入数据的拟合残差全部计算完后，就构造出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}所示的数据包，通过S‑Huffman编码方法对进行熵编码，然后发送出去，接收端解码时，先将接收到的一组数据解码，还原出{dn,E1n,DFR3,DFR4,…DFRn}式所示的数据包，然后根据式计算并还原出所有原始数据；所述计算机分析模块包括灰度对比模块、算法转换模块和图线分析模块，所述灰度对比模块用于将不同区域的当前灰度值进行对比得出平均值，所述算法转换模块用于将灰度值通过算法转换成PM2.5值，所述图线分析模块用于将不同的时间节点与当时PM2.5值一一对应起来；所述算法转换模块采用的数学模型是：图像中的f(x,y)的一点为(x,y)，则该点与和它有微小距离(Δx,Δy)的点(Δx+x,Δy+y)的灰度差值为：gΔ(x,y)＝g(x,y)‑g(x+Δx,y+Δy)；其中g为灰度差分；灰度差分值的所有可能取值共有m级，令点(x,y)，咋整儿图像上移动；计算出g(x,y)的直方图，有直方图可知g(x,y)取值的概率；当取值i值的概率较大时，说明图像纹理较粗糙；反之说明纹理较细；所述显示模块包括数据列表模块和图线绘制模块，所述数据列表模块用于将不同的时间数据和PM2.5数据整合生成列表，所述图线绘制数据用于按照时间顺序将不同时间的PM2.5值绘制成折线图；所述数据列表模块的收敛加密的方法包括：(1)数据拥有者首先计算数据m的哈希值h(m)，其中h(·)是密码学中的一个强哈希函数，h(m)作为加密数据m的密钥；(2)用h(m)加密数据，假设E是一个对称密钥加密函数，则产生的密文就是Eh(m)(m)；(3)用所有的授权用户的公钥加密h(m)，密文是：(C，C′)，其中C＝Eh(m)(m)，C′＝FPK(h(m))，F是一个公钥加密函数，PK是公钥；(4)数据只能被授权用户解密，合法用户首先用自己的私钥解密得到h(m)，最后用h(m)来恢复m，表示如下：所述显示模块与警报模块电性相连，所述警报模块用于PM2.5值超标时发出声音提醒和语音播报。