[发明专利]一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法及系统，步骤包括：建立热像仪可获取的辐射亮度的数学模型；确定相关参数值；根据不同化学物质的光谱特性选取适当的滤光片；实施检测系统采集多光谱图像；利用电子计算机处理图像计算得到HC的浓度分布。检测系统硬件设备分两类：应用于无绿化带车道的检测系统包括一台红外热像仪、两枚滤光片、一块镀锌平板及一台电子计算机；应用于有绿化带车道的检测系统包括一台红外热像仪、两枚滤光片及一台电子计算机。本发明实施方式简便，检测过程对交通的正常运行无干扰，具有便携性、经济性，可实现尾气HC浓度分布的实时监测。

主权项

1.一种基于多光谱图像的机动车尾气HC浓度分布检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：根据被测车道的路况，将车道划分为两类：无绿化带车道和有绿化带车道，分别建立红外热像仪能获取的辐射亮度的数学模型；步骤二：依据所建立的辐射亮度数学模型，确定所述辐射亮度数学模型中需要的各项参数值；步骤三：根据美国太平洋西北国家实验室PNNL测定的物质吸收谱，比较机动车尾气除HC外的成分的吸收光谱与HC的吸收光谱，找到两个波段，其中一波段仅有HC会造成气体对辐射的吸收现象，另一波段HC与尾气除HC外的成分的吸收率均接近于0；步骤四：在被监测车道布置相机所需要的位置，使机动车尾气可能的位置均处于相机的视场之内，两枚滤光片的中心波长分别位于该两波段中，由红外热像仪分别透过两枚滤光片拍摄包含机动车尾气区域的图像，经数据传输线将图像传输至计算机；步骤五：由计算机接收图像，比较透过两枚滤光片得到的两幅图像辐射亮度之间的差异，实现对尾气中HC位置的侦测，根据步骤一建立的数学模型与相关物理公式计算HC浓度值，获取HC浓度的分布；对于无绿化带车道，红外热像仪获取的存在机动车尾气羽流处的辐射亮度数学模型如下：Isky(λ)＝τpτatmB(Tb，λ)(1‑εal)+τpB(Tal，λ)εal+B(Tp，λ)(1‑τp)对于无绿化带车道，红外热像仪获取的不存在机动车尾气羽流处的纯背景辐射亮度数学模型如下：Isky(λ)＝τatmB(Tb，λ)(1‑εal)+B(Tal，λ)εal对于有绿化带车道，红外热像仪获取的存在机动车尾气羽流处的辐射亮度数学模型如下：Iveg(λ)＝τpB(Tb，λ)+B(Tp，λ)(1‑τp)对于有绿化带车道，红外热像仪获取的不存在机动车尾气羽流处的纯背景辐射亮度数学模型如下：Iveg(λ)＝B(Tb，λ)其中，Tb、Tp、Tal：背景、尾气羽流与镀锌平板的温度；τatm、τp：大气与尾气羽流的辐射透射率；εal：镀锌平板的辐射发射率；B(T，λ)是普朗克黑体辐射亮度，其计算公式如下：其中，C1、C2：第一、第二辐射常数；T：黑体的温度；λ：辐射的波长。