[发明专利]一种基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法

权利要求书

1.一种基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，其特征在于：对采集的包含有室外景物的图像进行处理，包括以下步骤： 

1)确定图像中相对较亮的大气光像素点的像素值和相对较暗的兴趣像素点； 

2)根据得到的大气光像素点的像素值和确定的兴趣像素点的像素值，分别计算相应像素点的光强值； 

3)根据步骤2)得到的相应像素点的光强值计算光强衰减系数； 

4)基于米氏散射理论，确定消光系数关于颗粒物的平均粒径的关系式函数； 

5)根据光强衰减系数和消光系数的关系式函数确定空气中颗粒物的平均粒径的具体值； 

6)根据光强衰减系数、消光系数的关系式函数以及颗粒物的平均粒径计算颗粒物浓度。 

2.根据权利要求1所述的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，其特征在于：所述步骤1)中具体包括以下步骤：11)计算图像中每一个像素点的亮度值；12)确定每一个像素点周围的局部区域，获取所述局部区域中像素点的亮度值中的最小亮度值，将所述最小亮度值确定为像素点的变换亮度值，获得变换图像；13)在所述步骤12)获得的变换图像中，寻找亮度值占前p％的高亮度像素点，p在5～15之间取值，将所述高亮度像素点的像素值均值作为大气光像素点的像素值；14)将符合如下条件的像素点确定为相对较暗的兴趣像素点：(I^light(x，y)-I^minligt(x，y))²<ε²其中，I^light(x，y)为像素点的亮度值，I^minlight(x，y)为像素点的变换亮度值，ε为用户设定的阈值。 

3.根据权利要求2所述的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，其特征在于：所述步骤12)中确定的局部区域为大小为M×N的矩形区域，M和N的具体取值由用户设定。 

4.根据权利要求1所述的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，其特征在于：所述步骤2)中根据如下公式由像素点的像素值计算像素点的光强值：R^c＝f^c(I^c)，其中，c∈{R,G,B}，R，G，B分别表示RGB色彩空间的R通道、G通道、B通道，I^c表示待计算像素点的c通道的像素值，f^c表示c通道光强值与像素值之间的映射关系， 由采集图像的拍摄装置的性能参数决定，R^c表示待计算像素点的c通道的光强值。 

5.根据权利要求1所述的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，其特征在于：所述步骤3)中根据如下表达式计算光强衰减系数，其中，c∈{R,G,B}，R，G，B分别表示RGB色彩空间的R通道、G通道、B通道，表示大气光像素点的c通道的光强值，N表示兴趣点的总个数，R^c(x_n,y_n)表示兴趣点(x_n，y_n)的c通道的光强值，d(x_n，y_n)表示兴趣点(x_n，y_n)对应的实物点与采集图像的拍摄装置之间的距离；τ^c表示c通道的光强衰减系数。 

6.根据权利要求1所述的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，其特征在于：所述步骤4)中确定的消光系数的关系式函数为： 

其中，c∈{R,G,B}，R，G，B分别表示RGB色彩空间的R通道、G通道、B通道，E＝0.7(n-1)(1.7+n^0.13)，F＝0.7(n-1)n^0.13，其中，n和η分别表示颗粒物折射率的实部和虚部，n在1.3～1.9之间取值，η在0.01～0.1之间取值，S表示颗粒物的平均粒径，λc表示c通道光的光波波长，K_c(S)表示c通道下消光系数K_c关于颗粒物的平均粒径S的关系式函数。