[發明專利]一種自動檢測結霜的方法

有效

• 申請號: 201010592481.1
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102054180A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 曹治國;卓問;朱磊;馬舒慶
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06K9/68
• 分類號: G06K9/68;G06T7/00;G01W1/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬圖像處理和氣象觀測交叉技術領域，具體涉及一種基于圖像處理的自動檢測結霜的方法。?

背景技術

霜的觀測是地面氣象觀測的一項重要內容。在《地面氣象觀測規范》(標準編號QX/T?46-2007)中，對結霜這一現象的定義是：霜是水汽在地面和近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶；或由露凍結而成的冰珠。?

結霜需要在一定的風速、濕度、溫度條件下才能形成。風速過大，不利于水蒸氣的聚集凝華；溫度過高，濕度過大將會先形成大量的露，而露的凝結過程必將伴隨著凝結潛熱的釋放，將部分補償了因輻射而損失的熱量，不利于霜的形成。霜一般容易在晴朗小風且寒冷的夜間生成。?

由于霜形成的天氣條件比較復雜，所以目前霜的觀測和記錄主要通過有經驗的觀測員人工完成。因此結霜的自動檢測對提高檢測準確率，減少觀測員工作量具有重要意義。?

所謂擬合是指已知某函數的若干離散函數值，通過調整該函數中若干待定參數，使得該函數與已知點集的差別(最小二乘意義)最小。當擬合的函數形式是非線性函數時，就叫做非線性擬合。列文伯格-馬夸爾特非線性擬合算法是本領域常見的一種求解函數值最小化的數值方法，在文獻TheLevenberg-Marquardt?algorithm：implementation?and?theory(J.More，?Numerical?analysis，Vol.630(1978)，pp.105-116)中有詳細的介紹。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種自動檢測結霜出現的方法，基于戶外載玻片圖像序列，采用圖像處理方法對圖像序列進行處理來實現自動檢測結霜。該方法能準確地檢測到結霜的時間，并且操作簡便，工作效率高。?

戶外載玻片圖像包含1個或多個載玻片，載玻片放置在戶外離地面較近的地方。對這固定在戶外的載玻片間隔固定的時間連續拍攝就得到了戶外載玻片圖像序列。?

結霜現象發生的時候，載玻片表面會發生突變，本發明通過標記載玻片在圖像中的位置、計算相關序列函數、非線性擬合、相對亮度變化的判斷來這些步驟來實現結霜的自動檢測。?

具體方案如下：?

一種自動檢測結霜的方法，利用對設置在戶外的多個載玻片的圖像序列I_i的處理，檢測出是否結霜及結霜的時刻，其中，所述圖像序列I_i由每隔固定時間采集的載玻片圖像所組成，所述載玻片呈四邊形，i是正整數，表示圖像幀數序號，該方法具體步驟如下：?

(1)對于所述圖像序列I_i中的第1幀圖像I₁，標記I₁中載玻片的上底邊和下底邊，其中上底邊的線段標記為?下底邊的線段標記為?m表示上底邊，b表示下底邊，k＝1，2，L，M，M為載玻片個數，?分別為上底邊兩端點，?分別為下底邊兩端點；?

(2)當采集的圖像序列超過N幀的時候，開始計算任意第t幀圖像對?應的序列相關函數?的值，獲得對應的M組N個數據點?N為正整數，N≥10，t≥N+1，所述序列相關函數?定義為：?