[發(fā)明專利]一種基于系統(tǒng)辨識的能見度測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010190418.9
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111476761B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐心亮;孫星
• 申請（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06F17/14;G06T7/90;G06T5/00;G06T7/11;G01N21/84
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 甄伊寧;董金國

本公開提供涉及一種基于系統(tǒng)辨識的能見度測量方法及系統(tǒng)，屬于視覺分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及能見度測量。方法包括獲取包含相鄰設(shè)置的第一區(qū)域和第二區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為描述第一區(qū)域和第二區(qū)域相鄰處跳變特征的頻譜數(shù)據(jù)，提取頻譜數(shù)據(jù)中第一諧波與第二諧波的幅值比，系統(tǒng)包括目標(biāo)物和相距目標(biāo)物一個距離設(shè)置的測量端，目標(biāo)物上設(shè)有相鄰的的第一區(qū)域和第二區(qū)域，測量端通過上述方法測量其與目標(biāo)物之間的能見度通過由系統(tǒng)辨識獲取的能見度參數(shù)模型將幅值比轉(zhuǎn)換為能見度。本公開技術(shù)方案克服現(xiàn)有的采用圖像法測量能見度方法的不足，引入?yún)?shù)少、測量開銷小、容易控制計算誤差同時便于對誤差進(jìn)行修正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于視覺分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及能見度測量，尤其涉及一種基于系統(tǒng)辨識的能見度測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的大氣能見度測量常用方法有目測法、儀器法、圖像法。目測法指氣象觀測人員直接用肉眼來確定天空背景下可見的最遠(yuǎn)標(biāo)志物距離，缺乏客觀性和規(guī)范性。儀器法主要有大氣透射法和激光法。大氣透射法是通過光束透過兩個固定點(diǎn)之間的氣柱來直接測量氣柱的透射率，但是設(shè)施費(fèi)用高，后期維護(hù)麻煩，雨雪天氣很容易影響儀器的測量精準(zhǔn)程度；激光測量法，成本昂貴，維護(hù)費(fèi)用高，操作復(fù)雜，并且容易受到天氣的影響。

目標(biāo)觀測物，也稱目標(biāo)物，圖像法利用目標(biāo)觀測物的圖像視覺特征測量大氣能見度，克服了目測法和器測法的局限性，成本低應(yīng)用廣，受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。陶善昌等通過計算圖像中地平線附近兩個不同距離的目標(biāo)物與背景天空亮度差的比值求取白天能見度，但該方法對測量環(huán)境與目標(biāo)物的選擇要求較高。許茜等通過提取目標(biāo)物基于像素對比度的圖像特征及向量，用支持向量機(jī)對能見度模型進(jìn)行訓(xùn)練，算法復(fù)雜，計算量大。Baumer等提出根據(jù)圖像局部對比度強(qiáng)度來估計視覺范圍，但需對大量的目標(biāo)物進(jìn)行標(biāo)定，且系統(tǒng)對采集設(shè)備的參數(shù)設(shè)置很敏感，魯棒性較差。因此，現(xiàn)有技術(shù)的圖像法，采用固定數(shù)學(xué)模型直接計算能見度時，影響能見度的參數(shù)較多，且引入?yún)?shù)越多測量開銷越大，難以充分考慮到每個潛在的參數(shù)，必然隱去大量計算誤差，而參數(shù)復(fù)雜又導(dǎo)致誤差修正困難。

發(fā)明內(nèi)容

本公開技術(shù)方案目的在于提供一種能見度測量方法及系統(tǒng)，克服現(xiàn)有的采用圖像法測量能見度方法的不足，引入?yún)?shù)少、測量開銷小、容易控制計算誤差同時便于對誤差進(jìn)行修正。

本公開首先提供了一種基于系統(tǒng)辨識的能見度測量方法，包括步驟：獲取包含相鄰設(shè)置的第一區(qū)域和第二區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，將所述圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為描述第一區(qū)域和第二區(qū)域相鄰處跳變特征的頻譜數(shù)據(jù)，提取所述頻譜數(shù)據(jù)中第一諧波與第二諧波的幅值比，通過由系統(tǒng)辨識獲取的能見度參數(shù)模型將所述幅值比轉(zhuǎn)換為能見度。一些實(shí)施例中，第一區(qū)域被設(shè)置為白色矩形條紋，同時第二區(qū)域被設(shè)置為黑色矩形條紋。

優(yōu)選的，通過以下方法步驟獲取能見度參數(shù)模型：

步驟10，選擇系統(tǒng)辨識的能見度參數(shù)模型；

步驟20，獲取一個能見度下的所述幅值比；

步驟30，根據(jù)所述幅值比和一個選定的性能指標(biāo)計算所述能見度參數(shù)模型的參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述第一區(qū)域與第二區(qū)域的寬度相同。

在一些實(shí)施例中，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域交錯設(shè)置。

在一些實(shí)施例中，所述第一諧波為基波，所述第二諧波為最低次諧波。

在一些實(shí)施例中，所述能見度參數(shù)模型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為一階系統(tǒng)。

在一些實(shí)施例中，在獲取包含相鄰設(shè)置的第一區(qū)域和第二區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)后對其進(jìn)行Retinex處理。

在一些實(shí)施例中，在獲取包含相鄰設(shè)置的第一區(qū)域和第二區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)后通過DeepLab模型對其分割。