CN214794346U - 一种模拟雾环境下的图像采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种模拟雾环境下的图像采集装置。由暗箱、观片灯箱、灯片、雾浓度测量仪、加湿器和数码相机组成，暗箱是由木板和木架组成的立方体结构，暗箱内末端安装有观片灯箱，观片灯箱用来给灯片进行背景照明，暗箱两侧开孔，开孔部位接入通雾导管出雾口和测雾导管入雾口，通雾导管连接加湿器，测雾导管连接雾浓度测量仪；暗箱前端设有带有观察窗的木板，带有观察窗的木板外侧安装有数码相机，在雾箱中使用超声波加湿器喷出的雾状水气来模拟天然的雾，超声波加湿器使用超声波使雾化片发生高频谐振，将水抛离水面，产生直径5μm的细小水滴，雾浓度测量仪的测量粒径为0.1‑10μm，自然界中雾的粒径在4‑10μm，三者范围匹配。
Description
技术领域
本实用新型属于图像分析和评价领域，具体涉及一种模拟雾环境下的图像采集装置。
背景技术
大雾天气一直是交通运输系统面临的巨大问题之一，不论是港口、公路还是航空系统都应当应对大雾天气。雾、霾等自然天气的存在，常常给人们的出行带来困扰，使得驾驶员和乘客很难清楚的辨别交通标示中的指示信息，为交通安全埋下隐患。在大气中，氮气和氧气虽然含量最多，但在可见光和近红外区不表现吸收作用。水分子是可见光和近红外区最重要的吸收分子，是雾天光学衰减的主要因素。光波在空气中传播时，水分子的吸收和散射会引起光束能量的衰减，影响光束性质，最终，影响光学信息的传递。因此，对雾天气的研究、防范、以及处理措施成为了十分迫切棘手的问题。在雾环境下，选择一个好的方式方法来获得最佳的视觉观察效果无疑是值得研究的一个研究点。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种模拟雾环境下的图像采集装置用于图像清晰度评价。
本实用新型提出的模拟雾环境下的图像采集装置由暗箱、观片灯箱、LED亚膜灯片、雾浓度测量仪、加湿器、通雾导管、测雾导管、带有观察窗的木板和数码相机组成，其中：暗箱由木板和木架组成的立方体结构，立方体结构的内壁上粘贴有黑色防反射塑料板，木板裸露处涂有黑漆；暗箱内末端安装有观片灯箱，所述观片灯箱用来给灯片进行背景照明，暗箱两侧开孔，所述开孔部位分别设有通雾导管出雾口和测雾导管入雾口，所述通雾导管出雾口通过通雾导管连接加湿器，所述测雾导管入雾口通过测雾导管连接雾浓度测量仪；所述暗箱前端设有带有观察窗的木板，带有观察窗的木板外侧安装有数码相机，所述数码相机用于采集图像；所述雾浓度测量仪用于实时测量雾浓度和输出雾浓度数据。
本实用新型中，所述观察窗玻璃贴有防雾化膜，所述观片灯箱备有防水防潮措施。
本实用新型中，所述加湿器采用超声波加湿器，所述加湿器喷头喷射的是雾状水气。
本实用新型中，所述灯片为LED亚膜灯片，使用数码相机拍摄灯片目标，从而得到图像。
本实用新型中，所述数码相机为微单数码相机。
本实用新型中，所述观片灯箱为X光胶片观片灯箱。
本实用新型中，所述雾浓度测量仪为TSI8530EP粉尘仪，其测量粒径范围为0.1-10μm，并且能实现实时测量和自动采样保存。
本实用新型所采用的雾浓度测量装置是TSI8530EP粉尘仪，粉尘仪可以实时测量环境雾浓度；图像特征采集装置是数码相机，数码相机可以将目标信息全部呈现在一幅数字图像里面。根据采集到的图像信息可以通过分析得到雾浓度与图像清晰度的量化关系。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型在实验室可以模拟均匀的雾环境，并且能够实时测量雾浓度和采集图像；本实用新型提供了一种雾浓度下图像采集的装置。根据该装置可以进行图像清晰度的评价，根据计算获得雾浓度对图像清晰度的影响关系。
附图说明
图1为本实用新型所述的雾环境下图像采集装置的结构俯视图。
图２为实施例２雾浓度的变化情况。
图3为实施例2图像的灰度直方图的双峰距离说明。
图4为实施例２图像标准偏差的变化情况。
图中标号：1为暗箱，2为观片灯箱，3为加湿器，4为雾浓度测量仪，5为数码相机，6为灯片，7为通雾导管，8为测雾导管，9为带有观察窗的木板。
具体实施方式
在以下给出的详细说明和较佳实施例中，可以对本实用新型更全面了解，这些说明和附图并不仅限于特定实施例，而只是起到解释和理解的作用。
实施例１：本实用新型属于模拟雾环境下的图像采集装置，具体涉及一种雾的模拟装置，雾的浓度测量装置和图像采集装置。雾模拟装置由木板、黑色塑料板等拼接而成一个实验暗箱。暗箱１大小为2m*0.7m*1.2m。暗箱１底板由木板拼接而成，支架为木结构，侧面、端面和顶面的表面采用黑色塑料板贴合，木板裸露处涂有黑漆。暗箱１末端观片灯箱2和灯片6，并且观片灯箱2和灯片6都备有防水防潮措施，侧面开孔接入通雾导管7和测雾导管8，所述通雾导管7连接加湿器3，所述测雾导管8连接雾浓度测量仪4。暗箱１前端开有带有观察窗的木板9，用于数码相机5和实验操作者观察。带有观察窗的木板9为可移动木板，用于进入实验箱内调整待测目标。雾的模拟方法采用加湿器3实现，所述加湿器3采用超声波加湿器，即在暗箱１中使用超声波加湿器3喷出的雾状水气来模拟自然环境中的雾，可以实现雾的均匀性，稳定性和可控性，超声波加湿器3使用超声波（1.7Mhz）使雾化片发生高频谐振，将水抛离水面，产生直径5μm的细小水滴。自然界中存在的雾，粒子直径在4-10μm之间，两者吻合。使用数码相机5对灯片6上的内容进行图像采集，可以得到不同雾环境下的目标图像。
从数据分析方面，本实用新型采用标准偏差对图像特征进行表征。目标清晰度由背景与目标的对比度确定。本实用新型结合交通标志的两色性质，即背景与目标各一色，将采集到的图像灰度化后，其灰度直方图的双峰距离描述了目标与背景的对比度。本实用新型结合图像统计特性，利用图像的标准偏差表征了交通标志的图像特征。在图像采集实验中，本实用新型采用背光照明的方式，减少灯片表面的镜面发射这样可以获得有关图像特征的信息。
本实用新型具体实施步骤如下：
（1）将暗箱１两侧各开两孔并通过通雾导管7连接加湿器出雾口。在暗箱１侧面与数码相机5同一水平线的位置开孔，使测雾导管8连接雾浓度测量仪4；
（2）在暗箱１后端安装上观片灯箱2并在观片灯箱2上安装LED亚膜灯片6，点亮一段时间使得观片灯光源输出稳定。在暗箱1前段观察窗外侧放置相机支架并安装数码相机5，调整数码相机高度使得镜头与灯片中的目标位置处于同一水平；
（3）先用数码相机5拍摄无雾环境下的目标图像，并测量环境温度和湿度；
（4）打开超声波加湿器3加雾，使雾充满暗箱1。读取雾浓度测量仪4的实时雾浓度数值，当浓度达到200mg/m3时，关闭加湿器3；
（5）设置雾浓度测量仪4采样周期与自动采样时长，使用蓝牙手机与数码相机5实现无线连接，同时启动雾浓度测量仪4和数码相机5，分别进行雾浓度测量和图像采集；
（6）将采集到的图像灰度化，选取关键部分，以统一标准用Photoshop批量截取，用Matlab处理每一幅图像，得到图像的灰度直方图；
（7）结合观测目标的两色性特点，以灰度直方图的双峰距离评价图像的清晰度，以图像标准偏差表征灰度直方图的双峰距离。用prism对雾浓度时间曲线和图像清晰度时间曲线进行拟合，分别得到雾浓度随时间变化关系和图像清晰度随时间变化关系；
（8）因为上述实验共用一个时间轴，所以消去中间变量（时间），从而可以得到雾浓度与对应的图像清晰度的量化关系。
实施例２：选用E字内容灯片进行雾环境下图像采集实验，将灯片6安装在灯箱2表面，启动雾浓度测量仪4并调试好各项参数 并开始实施测量暗箱1内雾浓度，打开超声波加湿器3加雾，使其充满暗箱1。当雾浓度测量仪4数值达到200mg/m3的时候，关闭加湿器3。启动雾浓度测量仪4的自动采样记录模式，以采样间隔为1s的方式实施7分钟采样，同时，每隔5s利用数码相机5采集一次图像。
雾浓度的变化如图2所示，图像的灰度直方图的双峰距离如图3所示，图像标准偏差的变化如图4所示。由图可知，在雾浓度最浓的时候，图像标准偏差最小。随着雾浓度的逐渐降低，图像标准偏差逐渐增大。
Claims (8)
1.模拟雾环境下的图像采集装置，由暗箱、观片灯箱、灯片、雾浓度测量仪、加湿器、通雾导管、测雾导管、带有观察窗的木板和数码相机组成，其特征在于：暗箱由木板和木架组成的立方体结构，立方体结构的内壁上粘贴有黑色防反射塑料板，木板裸露处涂有黑漆；暗箱内末端安装有观片灯箱，所述观片灯箱用来给灯片进行背景照明，暗箱两侧开孔，所述开孔部位分别设有通雾导管出雾口和测雾导管入雾口，所述通雾导管出雾口通过通雾导管连接加湿器，所述测雾导管入雾口通过测雾导管连接雾浓度测量仪；所述暗箱前端设有带有观察窗的木板，带有观察窗的木板外侧安装有数码相机，所述数码相机用于采集图像；所述雾浓度测量仪用于实时测量雾浓度和输出雾浓度数据。
2.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，所述观片灯箱表面设有防水防潮设备。
3.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，所述加湿器采用超声波加湿器，所述加湿器喷头喷射的是雾状水气。
4.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，所述灯片为LED亚膜灯片，使用数码相机拍摄灯片目标，从而得到图像。
5.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，所述雾浓度测量仪为TSI8530EP粉尘仪，其测量粒径范围为0.1-10μm，并且能实现实时测量和自动采样保存。
6.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，所述数码相机为微单数码相机。
7.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，所述观片灯箱为X光胶片观片灯箱。
8.根据权利要求1所述的模拟雾环境下的图像采集装置，其特征在于，根据该装置获得的图像信息通过图像处理与分析得到图像清晰度与雾浓度的关系。
Priority Applications (1)
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| CN202120538093.9U CN214794346U (zh) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 一种模拟雾环境下的图像采集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN214794346U true CN214794346U (zh) | 2021-11-19 |
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Family Applications (1)
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| CN202120538093.9U Active CN214794346U (zh) | 2021-03-16 | 2021-03-16 | 一种模拟雾环境下的图像采集装置 |
Country Status (1)
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2021
- 2021-03-16 CN CN202120538093.9U patent/CN214794346U/zh active Active
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