[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

说明书

【技术领域】

本发明涉及计算机视觉领域，特别是涉及一种基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法。 

【背景技术】

随着工业及交通运输业的不断发展，大量的有害物质被排放到空气中，改变了空气的正常组成，使空气质量变坏。当人们生活在受到污染的空气之中，不仅正常的生活和出行也会受极大的影响，人体的健康会受到极大的侵害。根据已有报道，雾霾天气已经造成我国多地遭受严重污染，对人民群众生产生活和身体健康带来了极其不利的影响。 

为了减少雾霾的侵害，并提供有助于治理的信息，必须建立全面的空气质量监测网络。目前，比较权威的有国家环保部门通过建立大量的观测网点而实时播报的空气质量信息。单个监测网点需要配备震荡天平、Beta射线仪等专业设备实时测量PM值，并每小时向网上发布测量数据。但是，目前的监测网还存在很多局限。首先，例如震荡天平、Beta射线仪等专业设备，其代价昂贵，操作复杂，不利于推广。其次，一座城市中监测网点的数量也有限，单个网点测量的有效范围有限，以至于整座城市监测覆盖范围及其有限。很多区域远离监测网点，空气质量情况又复杂多变，使得网点的数据对这些区域空气质量监测不具备参考性。 

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，能够在较低成本下实现对较广范围内的空气中的颗粒物浓度的估计获取。 

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决： 

一种基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，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。 

本发明与现有技术对比的有益效果是： 

本发明的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法，基于图像处理技术，提取图像中相应像素点的光强值，从而获取光强衰减系数，结合消光系数，进而最终计算得到颗粒物的平均粒径。本发明的获取空气质量参数的方法中，仅需一台采集图像的装置即可，无需昂贵的专业设备，方法实现的成本较低，易于推广。同时，仅需拍摄采集待监测区域的一副图像即可获取空气质量参数信息，即对于地理位置不便，远离观测网点的区域也可方便使用，即本发明的方法能实现对较广范围内的空气环境的监测。 

【附图说明】

图1是本发明具体实施方式的基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法的流程图； 

图2是本发明具体实施方式的确定大气像素点和兴趣像素点步骤的流程图； 

图3是本发明具体实施方式中进行实验测试时选取的室外场景的示意图； 

图4是本发明具体实施方式中进行实验测试时的估计值与实际观测站的观测值的曲线对比图； 

图5是本发明具体实施方式中进行实验测试时的估计值与实际观测站的观测值的相关图。 

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。 

本发明通过图像处理与识别技术，处理摄像机或者照相机等图像拍摄装置拍摄的图像，将图像的空气中颗粒物浓度信息，即PM值提取出来。联想到目前大中型城市中，都有着大量固定的监控摄像机，覆盖着城市中很大一部分区域，因此本发明的方法适合大面积的推广适用。对于监控摄像机，只要拍摄到一定范围内的室外景物图像，即可获得这一范围内场景中PM值。而一个城市中，监控摄像机的数量远远大于目前专业的监控网点，汇总这些数据，可以得到一座城市相当精细的PM值分布图。对于 各级政府、环保部门即相关单位提供更加详细的空气污染分布情况，为各项决策的制定和执行提供更加全面、有效地参考。 

如图1所示，为本具体实施方式中基于图像处理获取空气中颗粒物浓度的方法的流程图。首先，采集得到一幅包含有室外景物的图像，该图像为正常拍摄下直接获取的，无需经过其他技术手段(比如曝光校正、自动白平衡等)处理。然后对该图像进行处理，处理过程包括： 

P1)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。