WO2015149459A1

WO2015149459A1 - 一种测量雾霾污染程度的方法及装置

Info

Publication number: WO2015149459A1
Application number: PCT/CN2014/083348
Authority: WO
Inventors: 陈佳
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2015-10-08
Also published as: CN104977297A

Abstract

一种测量雾霾污染程度的方法及装置，该方法包括：在m个拍摄位置处均对相同的n个目标物体进行拍摄，基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度，m、n≥2。该装置包括：拍摄模块（S100）和处理模块（S200）。该方法和装置能够将测量雾霾污染集成到终端设备，代替体积庞大的能见度测试仪器，完成有效的污染程度测量。

Description

一种测量雾霾污染程度的方法及装置技术领域

本发明涉及电子及大气科学技术领域，尤其涉及一种测量雾霾污染程度的方法及装置。背景技术

随着社会经济发展和工业化进程，全球污染形势不断加剧。尤其是冬季各种能源需求激增，燃烧和工业活动产生的大量污染物无法及时扩散时，往往产生严重的雾霾天气，极大的危害人民群众的生命财产安全。常见的雾霾污染程度测量，主要通过专用仪器精确测量气体的通量、不同粒径颗粒的吸收程度，虽然测量结果精确度高，但是所需的测试仪器体积巨大，测量时间长，成本、耗电也较高。

现有的雾霾污染指数预报只能做大范围的预警，如果能将雾霾污染程度的测量集成到人们常用的手持移动设备上，在需要时能够快捷、有效的提供雾霾污染程度，以利于提醒人们进行及时的防护，是具有极大的社会效益和经济效益的。发明内容

本发明实施例希望提供一种测量雾霾污染程度的方法及装置，实现快速、有效的雾霾污染程度测量。

本发明实施例提供了一种测量雾霾污染程度的方法，包括：

在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄，基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度， m、 n > 2₀ 上述方案中，所述 n个目标物体的选取满足如下条件：所述 n个目标物体与所述 _m个拍摄位置均位于一条直线上。

上述方案中，所述基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度，具体包括：

基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度；

基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出大气的能见度。

上述方案中，所述基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，具体包括：

针对任一拍摄位置处所拍摄的任一目标物体，从该目标物体的图像数据中获取该目标物体的图像灰度 G和图像面积 L X H，连同拍摄时设定的参数一起代入如下公式，计算出在该拍摄位置处所拍摄的该目标物体的图像亮度

_D_ 40ξΐ²ΣΗ

β= 上面公式中拍摄时设定的参数包括：灰度焦耳转换系数、摄像头的光圈大小 f、拍摄目标的图像长度 L和图像宽度 H、拍摄的曝光时间 ^ 感光芯片的有效感光面积 s、感光芯片的总有效像素数目 A;

得到 m x n个图像亮度的矩阵 E，如下：

所述基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出大气的能见度，具体包括：

A1 : 在矩阵 E中任选两行两列元素，在所述两行两列元素相交处的四个图像亮度涉及两个拍摄位置和两个目标物体；

A2 : 在所述涉及的两个目标物体均位于所述涉及的两个拍摄位置的一侧的情况下，对处于同一行的两个图像亮度做差，分别得到

₂ ; 或者，在所述涉及的两个目标物体分别位于所述涉及的两个拍摄位置的两侧的情况下，对处于不同行且不同列的两个图像亮度做差，分别得到 ^和 AB₂；

A3：将和 ₂，连同选取的两行元素对应的两个拍摄位置处之间的距离 R₃—起代入如下公式，计算出大气的能见度：

上述方案中，所述基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出大气的能见度，还包括：将每组对应的大气能见度进行加权平均得到最终的大气能见度。

上述方案中，所述基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度，还包括：

在确定出大气的能见度之后，当所述大气能见度低于设定的能见度阈值时，基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据，确定污染类型是雾还是霾。

在确定污染类型是雾的情况下，基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据确定污染物直径的分布规律。

本发明实施例还提供了一种测量雾霾污染程度的装置，包括：拍摄模块，配置为在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄， m、 n > 2;

处理模块，配置为基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度。

上述方案中，所述 n个目标物体的选取满足如下条件：所述 n个目标物体与所述 _m个拍摄位置均位于一条直线上。上述方案中，所述处理模块，包括：

亮度确定模块，配置为基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度；能见度确定模块，配置为基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的亮度，确定出大气的能见度。

上述方案中，所述处理模块，还包括：

污染情况确定模块，配置为在确定出大气的能见度之后，当所述大气能见度低于设定的能见度阈值时，基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据，确定污染类型是雾还是霾。

所述拍摄模块、所述处理模块、所述亮度确定模块、所述能见度确定模块、所述污染情况确定模块在执行处理时，可以釆用中央处理器（CPU, Central Processing Unit ), 数字信号处理器 ( DSP, Digital Singnal Processor ) 或可编程逻辑阵列（FPGA， Field - Programmable Gate Array ) 实现。本发明实施例还提供了一种终端设备，包括：

拍摄存储装置，配置为在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄，并保存所拍摄的各目标物体的图像数据， m、 n > 2; 处理器，配置为基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度；

结果展示装置，配置为向用户展示环境的污染程度。

所述拍摄存储装置、所述处理器、所述结果展示装置在执行处理时，可以釆用中央处理器（ CPU, Central Processing Unit )、数字信号处理器（ DSP, Digital Singnal Processor )或可编程逻辑阵列（ FPGA， Field - Programmable Gate Array ) 实现。

釆用上述技术方案，本发明实施例至少具有下列优点：本发明实施例的所述测量雾霾污染程度的方法及装置，与现有技术相比较，在不增加硬件成本的情况下，将测量雾霾污染集成到终端设备，比如：手持移动设备中，变成了可能。本发明利用终端设备本身的摄像头、传感器、处理器等硬件设备，代替体积庞大的能见度测试仪器，能够以极低的成本，较短的时间，较低的操作难度，完成有效的污染程度的测量，可以作为科学测量在民用设备领域应用的一个有益的补充。附图说明

图 1 为本发明第一实施例的测量雾霾污染程度的方法流程图；图 2 为本发明第二实施例的测量雾霾污染程度的方法流程图；图 3 为本发明第三实施例的步骤 S202的具体流程图；

图 4 为本发明第四实施例的测量雾霾污染程度的装置组成结构示意图；

图 5 为本发明第五实施例的测量雾霾污染程度的装置组成结构示意图；

图 6 为本发明第六实施例的移动终端的结构示意图；

图 7 为本发明第七实施例的大气能见度测试模型示意图。具体实施方式下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

本发明第一实施例，一种测量雾霾污染程度的方法，如图 1 所示，包括以下具体步骤：

步骤 100，在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄，得到所拍摄的各目标物体的图像数据， m、 n > 2; m和 n的数值选择的越大，测量的精度越高。

具体的，预先选取 n个目标物体，在 m个拍摄位置处均对预先选取的这 n个目标物体进行拍摄，该 n个目标物体的选取满足如下条件：所述 n 个目标物体与所述 m个拍摄位置均位于一条直线上。

步骤 200，基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度。

具体的，步骤 200包括：

D1 : 基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度；

具体的，针对任一拍摄位置处所拍摄的任一目标物体，从该目标物体的图像数据中获取该目标物体的图像灰度 G和图像面积 L X H，连同拍摄时设定的参数一起代入如下公式，计算出在该拍摄位置处所拍摄的该目标物体的图像亮度

_D_ 40ξΐ²ΣΗ

得到 m x n个图像亮度的矩阵 E，如下：

矩阵 E中，不同的行对应不同的拍摄位置，不同的列对应不同的目标物体，具体的说，第一行为在第一拍摄位置处所拍摄的所述 n个目标物体的图像亮度，以此类推，第 m行为在第 m拍摄位置处所拍摄的所述 n个目标物体的图像亮度。

D2: 基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出大气的能见度。

具体的，步骤 D2包括：

S1 : 在矩阵 E中任选两行两列元素，在所述两行两列元素相交处的四个图像亮度涉及两个拍摄位置和两个目标物体；

S2: 在所述涉及的两个目标物体均位于所述涉及的两个拍摄位置的一侧的情况下，对处于同一行的两个图像亮度做差，分别得到

S3: 将

₂，连同选取的两行元素对应的两个拍摄位置处之间的距离 R₃—起代入如下公式，计算出大气的能见度：

优选的，为了进一步提高测量的精度，减少误差，所述步骤 D2，还包括：

S4：将在矩阵 E中任选两组以上的两行两列元素分别执行步骤 S 1 ~S3，将每组对应的大气能见度进行加权平均得到最终的大气能见度。

优选的，步骤 200，还包括：

进一步的，在确定污染类型是雾的情况下，基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据确定污染物直径的分布规律。

本发明第二实施例，从降低操作复杂度的角度考虑，以在两个拍摄位置处均对相同的两个目标物体进行拍摄为例，介绍一种测量雾霾污染程度的方法，如图 2所示，包括以下具体步骤：

步骤 S101，在两个拍摄位置处均对相同的两个目标物体进行拍摄，得到所拍摄的各目标物体的图像数据；

具体的，步骤 S101包括：

A1 : 预先选取两个目标物体。比如：当用户使用具备拍摄功能的终端设备设置执行拍摄操作时，可以提示用户进行目标物体的选取。在两个拍摄位置处的拍摄均是针对这两个目标进行的，这两个目标物体的选取须满足如下选取条件：两个目标物体与终端设备的两个拍摄位置均位于一条直线上；在两个目标物体均位于终端设备所有拍摄位置的一侧的情况下，可以选取远近两个目标物体，目标物体的远近均是相对于拍摄地点而言的，具体是两个距离终端设备拍摄位置的远近程度不相同的两个目标物体。

本实施例中，为了保证两个拍摄位置之间的连线与两个目标物体之间的连线基本上在一条直线上，可以在终端设备通过移动改变拍摄位置时，利用终端设备所具备的加速度计、陀螺仪、磁强计等功能模块算出终端设备实际移动距离在两个目标物体所在直线上的投影，釆用该投影的距离作为两个拍摄位置之间的距离参与计算。另外，在两个目标物体均位于终端设备所有拍摄位置的一侧的情况下，对于远近两个目标尽量要求与拍摄位置位于一条直线上，误差角度不超过 30度为宜。

A2: 先在第一拍摄位置处分别对两个目标物体进行拍摄，再在第二拍摄位置处分别对两个目标物体进行拍摄，最终得到两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据。当然，也可以分四次在上述拍摄位置对两个目标进行拍摄。

步骤 S102，基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出当前环境的污染程度。

具体的，步骤 S102包括：

B1 : 基于两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度；

进一步的，在步骤 B1中，以针对任一拍摄位置处所拍摄的任一目标物体为例，从该目标物体的图像数据中获取该目标物体的图像灰度 G和图像面积 L x H，连同拍摄时设定的参数一起代入如下公式，计算出在该拍摄位置处所拍摄的该目标物体的图像亮度：

_ 40ξΐ²ΣΗ

m _~ π^Α 上面公式中拍摄时设定的参数包括：灰度焦耳转换系数、摄像头的光圈大小 f、拍摄目标的图像长度 L和图像宽度 H、拍摄的曝光时间 ^ 感光芯片的有效感光面积 s、感光芯片的总有效像素数目 A;

B2: 基于两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出当前大气的能见度，大气能见度能够反映出当前环境的污染程度。进一步的，由于本发明实施例容许：选取的两个目标物体可能位于终端设备所有拍摄位置的一侧，也可能位于终端设备所有拍摄位置的两侧，分为以下两种情况对步骤 B2的具体实施过程加以说明书，如下：

在两个目标物体均位于终端设备所有拍摄位置的一侧的情况下，分别计算第一拍摄位置处两个目标物体的图像亮度之差以及第二拍摄位置处两个目标物体的图像亮度之差 ₂ ; 或者，在两个目标物体分别位于终端设备所有拍摄位置两侧的情况下，分别计算第一拍摄位置处第一目标物体的图像亮度与第二拍摄位置处第二目标物体的图像亮度之差、以及第一拍摄位置处第二目标物体的图像亮度与第二拍摄位置处第一目标物体的图像亮度之差 ₂；将和 ₂，连同两个拍摄位置处之间的距离 R₃—起代入如下公式，计算出当前大气的能见度：

本发明第三实施例，一种测量雾霾污染程度的方法，本实施例所述方法与第二实施例大致相同，区别在于本实施例的所述方法在确定出当前大气的能见度之后，还能进一步确定出污染类型。

本实施例的测量雾霾污染程度的方法，包括以下具体步骤：

步骤 S201，在两个拍摄位置处均对相同的两个目标物体进行拍摄，得到所拍摄的各目标物体的图像数据；

步骤 S202，基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出当前环境的污染程度。

具体的，如图 3所示，步骤 S202包括： CI : 基于两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度；

C2: 基于两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出当前大气的能见度；

C3: 在确定出当前大气的能见度之后，判断所述大气能见度是否低于设定的能见度阈值，若是，则基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据，确定污染类型是雾还是霾，否则说明还未达到污染的水平，暂不动作。

进一步的，不同光照条件下的拍摄，可以通过开闪光灯和不开闪光灯来实现，不开闪光灯时拍摄的图像亮度作为背景亮度，保证不同光照条件下拍摄时的曝光时间一致；后续将开闪光灯拍摄的图像亮度减去不开闪光灯拍摄的图像亮度得到图像亮度差值，将该图像亮度差值与设定的亮度阈值作比较，若大于设定的亮度阈值，则判定为雾，否则判定为霾。该能见度阈值以及该亮度阈值均可以根据不同污染程度对应的经验值设定，记录在终端设备出厂时的配置中，也可以由使用终端设备的用户根据实际需求灵活设定，此处不做限定。优选的，根据需求的精确程度，还可以设定若干能见度阈值，对应的设置不同的拍摄曝光时间，因为能见度越低，所需曝光时间越长才能够较准确测量出污染的类型。此时，不管能见度落入哪个能见度阈值范围，只要保证每次计算亮度差值时，不同光照条件下拍摄时的曝光时间一致即可。优选的，若想更进一步的获取在污染类型是雾的情况下污染物的信息，本发明实施例的步骤 C3还包括：

具体的，可以将开闪光灯拍摄的图像三原色（红、绿、蓝）对应的亮度分别减去不开闪光灯拍摄的图像三原色对应亮度得到三种亮度差值，在大气科学技术领域中，可以根据上述三原色的亮度差值利用大气颗粒米散射规律得出污染物直径的分布规律，这样就可以与污染类型、大气能见度等数据一同提供给终端设备的用户，使用户快速获知当前大气的污染情况。

本发明第四实施例，本实施例与第二实施例的所述方法对应的提供一种测量雾霾污染程度的装置，如图 4所示，包括以下组成部分：

1 )拍摄模块 S100，配置为在两个拍摄位置处均对相同两个目标物体进行拍摄；

具体的，两个目标物体需要预先选取，在两个拍摄位置处的拍摄均是针对这两个目标进行的，两个目标物体的选取满足如下条件：两个目标物体与终端设备的两个拍摄位置均位于一条直线上。

2 )处理模块 S200，配置为基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出当前环境的污染程度。

具体的，处理模块 S200包括以下模块：

亮度确定模块 S201，配置为基于两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度；

进一步的，亮度确定模块 S201针对任一拍摄位置处所拍摄的任一目标物体，从该目标物体的图像数据中获取该目标物体的图像灰度 G和图像面积 L x H，连同拍摄时设定的参数一起代入如下公式，计算出在该拍摄位置处所拍摄的该目标物体的图像亮度 ?_m：

_ 40ξΐ²ΣΗ 上面公式中拍摄时设定的参数包括：灰度焦耳转换系数、摄像头的光圈大小 f、拍摄目标的图像长度 L和图像宽度 H、拍摄的曝光时间 ^ 感光芯片的有效感光面积 s、感光芯片的总有效像素数目 A; 能见度确定模块 S202，配置为基于两个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的亮度，确定出当前大气的能见度，大气能见度能够反映出当前环境的污染程度。

进一步的，由于本发明实施例容许：选取的两个目标物体可能位于终端设备所有拍摄位置的一侧，也可能位于终端设备所有拍摄位置的两侧，分为以下两种情况对能见度确定模块 S202的具体功能加以说明书，如下：在两个目标物体均位于终端设备所有拍摄位置的一侧的情况下，分别计算第一拍摄位置处两个目标物体的图像亮度之差以及第二拍摄位置处两个目标物体的图像亮度之差 ₂ ; 或者，在两个目标物体分别位于终端设备所有拍摄位置两侧的情况下，分别计算第一拍摄位置处第一目标物体的图像亮度与第二拍摄位置处第二目标物体的图像亮度之差、以及第一拍摄位置处第二目标物体的图像亮度与第二拍摄位置处第一目标物体的图像亮度之差 ₂；然后将

₂，连同两个拍摄位置处之间的距离 R₃—起代入如下公式，计算出当前大气的能见度：

本发明第五实施例，一种测量雾霾污染程度的装置，本实施例所述装置与第四实施例大致相同，区别在于本实施例的所述装置在确定出当前大气的能见度之后，还能进一步确定出污染类型。

具体的，如图 5 所示，本实施例的测量雾霾污染程度的装置中的处理模块 S200，还包括：污染情况确定模块 S203，配置为在确定出当前大气的能见度之后，判断所述大气能见度是否低于设定的能见度阈值，若是，则基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据，确定污染类型是雾还是霾，否则说明还未达到污染的水平，暂不动作。

进一步的，不同光照条件下的拍摄，可以通过开闪光灯和不开闪光灯来实现，不开闪光灯时拍摄的图像亮度作为背景亮度，保证不同光照条件下拍摄时的曝光时间一致；后续将开闪光灯拍摄的图像亮度减去不开闪光灯拍摄的图像亮度得到图像亮度差值，将该图像亮度差值与设定的亮度阈值作比较，若大于设定的亮度阈值，则判定为雾，否则判定为霾。该能见度阈值以及该亮度阈值均可以根据不同污染程度对应的经验值设定，记录在终端设备出厂时的配置中，也可以由使用终端设备的用户根据实际需求灵活设定，此处不做限定。优选的，根据需求的精确程度，还可以设定若干能见度阈值，对应的设置不同的拍摄曝光时间，因为能见度越低，所需曝光时间越长才能够较准确测量出污染的类型。此时，不管能见度落入哪个能见度阈值范围，只要保证每次计算亮度差值时，不同光照条件下拍摄时的曝光时间一致即可。优选的，若想更进一步的获取在污染类型是雾的情况下污染物的信息，本发明实施例的处理模块 S200还配置为：

在确定污染类型是雾的情况下，基于不同光照条件下所拍摄的天空的图像数据确定污染物直径的分布规律。本发明第六实施例，一种终端设备，如图 6所示，包括以下组成部分：

1 )拍摄存储装置 10，配置为在两个拍摄位置处均对相同的两个目标物体进行拍摄，并保存所拍摄的各目标物体的图像数据。

具体的，拍摄存储装置 10所完成的拍摄功能与第三实施例中的拍摄模块所完成的功能对应。 2 )处理器 20，配置为基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出当前环境的污染程度。

具体的，处理器 20所完成的功能与第三实施例中的处理模块所完成的功能对应。

3 )结果展示装置 30，配置为向用户展示当前环境的污染程度。具体的，结果展示装置 30可以是显示器，通过屏幕显示当前环境的污染程度，也可以是音频播放器，通过语音播放的方式告知用户当前环境的污染程度，但不限于上述两种展示设备，所有能够告知用户当前污染程度信息的设备均可。

本发明实施例的终端设备可以是目前功能强大的手持移动通讯终端，可以是具有上述功能组件的相机、平板电脑等，但不限于此。终端设备的处理器 20在进行运算处理时，可能还需要调用终端设备所具备的加速度计、陀螺仪、磁强计参与测量并将测量的结果用于计算处理。

本发明第七实施例，在上述实施例的基础上，本实施例结合图 6提供一个污染程度测量的应用实例。本实施例主要利用现有移动通讯终端设备已经具备的可变焦高像素数码相机，白光 LED闪光灯， MEMS式加速度计、陀螺仪、磁场强度计等设备，结合软件图像识别、数字滤波、数据提取和判别的操作，测量出当前气象光学视程 MOR，大气对不同波长光线的米散射程度。避免了专业仪器测量 MOR时的大体积、长时间、高成本。在保证一定精度前提下，仅需测试者在两个地点拍摄，不需要投入额外的硬件成本即可完成。

一、首先介绍一下本应用实例用到的大气科学领域的分析原理。

根据 Koschmieder及 Lambert-Beer定律，大气能见度 V即气象光学视程 MOR、目标亮度、距离具有以下的关系：上式中：为目标测定的亮度，

— _Q为目标的零距离反射亮度，单位

¾为目标方向上的背景亮度，单位 J-sr-^l-s ^l-m-²; V为 MOR，单位 m。

由此，可以建立如图 4 所示的大气能见度测试方法模型，终端设备在拍摄点 C1拍摄远近两个目标 Ί\、 Τ₂，分别得到两个目标的亮度为、 B_l2 终端设备在拍摄点 C2拍摄远近两个目标，分别得到两个目标的亮度为 B₂₁， B₂₁。目标 T2距拍摄点 C1的距离为目标 T1距拍摄点 C1的距离为 R₂，两个拍摄点之间的距离为 R₃。

按照如下关系式可以得到大气能见度 V：

两个拍摄点之间的距离 R₃可以通过方案是实施后，对加速度计、陀螺仪、磁强计等的数据处理精确得到。

根据数码相机的拍摄特性，由以下公式提取目标物体的图像亮度 ?_m：

_ 40ξΐ²ΣΗ

(3)

式中： ?_m的单位为 J• r'¹ · ¹ · m—²； G为不包含暗电流的目标图像灰度；为灰度焦耳转换系数； f为摄像头的光圈大小；！^和分别为拍摄目标在图像上的长度和宽度，单位像素 (个)； t 为拍摄的曝光时间，单位秒； S 为芯片的有效感光面积； A 为感光芯片的总有效像素数目。上述关系式等号右边的参数中，目标物体的图像灰度 G和图像面积 LxH均可以从目标物体的图像数据中提取出来，而其余的参数均是拍摄时预先设定的，可以直接获取。

进一步的，测得大气能见度 V之后，可以通过与设定的能见度阈值进行比较，确定当前能见度是否达到污染水平，如果能见度较低，则可以继续测定空气中悬浮颗粒的物理信息，以确定污染的程度。

将摄像头朝向无障碍物的天空，釆取不开闪光灯、开闪光灯不同曝光时间，然后将这组图片剔除背景亮度后，用数字滤镜确定当前红、绿、蓝各波长分量的关系，基于大气颗粒的米散射规律获取污染物直径的分布规律，确定当前污染的类型、污染的程度等，以输出数据和告警信息。

二、本应用实例用的详细的污染程度测量流程如下：

第一步，开始运行，获取摄像头的信息，完成第一次位置信息和亮度信息釆集。将摄像头对焦到最远端，自动选取一个与背景差异较大的清晰物体，暂存这个物体的图像信息，以便第四步时自动匹配。

第二步，将摄像头对焦到较近端，同样自动选取一个与背景差异较大的清晰物体，暂存这个物体的图像信息，以便第四步时自动匹配。

第三步，手持设备移动一段距离，利用加速度计、陀螺仪、磁强计，解算出手持设备移动的距离。

第四步，将摄像头对焦到最远端，匹配识别第一步确定的远端物体，暂存这个物体的图像信息。

第五步，将摄像头对焦到较近端，匹配识别第一步确定的近端物体，暂存这个物体的图像信息。

第六步，基于上述四次暂存的物体的图像信息，按照式（2 )和式（3 ) 推算出四次测量的物体亮度，进而推算出当前的大气能见度。第七步，判断当前大气能见度是否低于终端设备出厂时设定的能见度阈值，如果是，则继续测量大气主要悬浮颗粒范围，否则认为还未达到污染水平，不动作。

第八步，将摄像头朝向无障碍物的天空，釆取不开闪光灯、开闪光灯且相同曝光时间进行拍摄，获得不同光照条件下的图像亮度，将所拍摄的不同光照条件下的图像亮度差值与设定的亮度阈值作比较，确定污染类型是雾还是霾。

第九步，当污染类型是雾时，将开闪光灯拍摄的图像三原色（红、绿、蓝）对应的亮度分别减去不开闪光灯拍摄的图像三原色对应亮度得到三种亮度差值，根据上述三原色的亮度差值利用大气颗粒米散射规律得出污染物直径的分布规律，以输出数据和告警信息等。

本发明实施例的所述测量雾霾污染程度的方法及装置，与现有技术相比较，在不增加硬件成本的情况下，将测量雾霾污染集成到终端设备，比如：手持移动设备中，变成了可能。本发明利用终端设备本身的摄像头、传感器、处理器等硬件设备，代替体积庞大的能见度测试仪器，能够以极低的成本，较短的时间，较低的操作难度，完成有效的污染程度的测量。进一步的，可以根据雾霾污染程度及雾霾类型与能见度的统计学关系，将当前空气的污染程度较好的反映出来，可以作为科学测量仪器在民用领域的一个有益的补充。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。工业实用性本发明实施例的所述测量雾霾污染程度的方法及装置，与现有技术相比较，在不增加硬件成本的情况下，将测量雾霾污染集成到终端设备，比如：手持移动设备中，变成了可能。本发明利用终端设备本身的摄像头、传感器、处理器等硬件设备，代替体积庞大的能见度测试仪器，能够以极低的成本，较短的时间，较低的操作难度，完成有效的污染程度的测量，可以作为科学测量在民用设备领域应用的一个有益的补充。

Claims

权利要求书

1、一种测量雾霾污染程度的方法，包括：

在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄，基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度， m、 n > 2₀

2、根据权利要求 1所述的测量雾霾污染程度的方法，其中，所述 n个目标物体的选取满足如下条件：所述 n个目标物体与所述 m个拍摄位置均位于一条直线上。

3、根据权利要求 1所述的测量雾霾污染程度的方法，其中，所述基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度，包括：

4、根据权利要求 3所述的测量雾霾污染程度的方法，其中，所述基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像数据，确定所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，包括：

_D_ 40ξΐ²ΣΗ

β= 上面公式中拍摄时设定的参数包括：灰度焦耳转换系数、摄像头的光圈大小 f、拍摄目标的图像长度 L和图像宽度 H、拍摄的曝光时间 ^ 感光芯片的有效感光面积 s、感光芯片的总有效像素数目 A; 得到 m x n个图像亮度的矩阵 E，如下:

所述基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出大气的能见度，包括：

5、根据权利要求 4所述的测量雾霾污染程度的方法，其中，所述基于所述 m个拍摄位置处所拍摄的各目标物体的图像亮度，确定出大气的能见度，还包括将每组对应的大气能见度进行加权平均得到最终的大气能见度。

6、根据权利要求 3所述的测量雾霾污染程度的方法，其中，所述基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度，还包括：

7、根据权利要求 6所述的测量雾霾污染程度的方法，其中，所述基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度，还包括：

8、一种测量雾霾污染程度的装置，包括：

拍摄模块，配置为在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄， m、 n > 2;

9、根据权利要求 8所述的测量雾霾污染程度的装置，其中，所述 n个目标物体的选取满足如下条件：所述 n个目标物体与所述 m个拍摄位置均位于一条直线上。

10、根据权利要求 8所述的测量雾霾污染程度的装置，其中，所述处理模块，包括：

11、根据权利要求 10所述的测量雾霾污染程度的装置，其中，所述处理模块，还包括：

12、一种终端设备，包括：

拍摄存储装置，配置为在 m个拍摄位置处均对相同的 n个目标物体进行拍摄，并保存所拍摄的各目标物体的图像数据， m、 n > 2;

处理器，配置为基于所拍摄的各目标物体的图像数据，确定出环境的污染程度；

结果展示装置，配置为向用户展示环境的污染程度。