基于视频图像的能见度检测算法的研究

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1、学校代号10536学号12105040514分类号U495密级公开硕士学位论文基于视频图像的能见度检测算法的研究学位申请人姓名郭庚山所在学院电气与信息工程学院指导教师叶青教授学科专业交通运输工程研究方向智能交通检测与控制论文提交日期2015年4月学校代号：10536学号：12105040514密级：公开长沙理工大学硕士学位论文基于视频图像的能见度检测算法的研究学位申请人姓名郭庚山指导教师叶青教授所在学院电气与信息工程学院专业名称交通运输工程论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月答辩委员会主席危韧勇教授Resea

2、rchonAlgorithmsofVideoImageVisibilityDetectionByGuoGengshanB.E.(XiangNanUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinTrafficandTransportationEngineeringinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProf

3、essorYeQingApril,2015长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。‘作者签名；止曰姑２０，许月么曰ＩｆｆｉＪ学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口

4、或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。■Ｎ本学位论文属于１、□，在。保密年解密后适用本授权书２、不保密ｄ。＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名：山日期：２〇，￥年月２日部＾＾■导师签名：日期：灰。年（月衣日摘要能见度是一个重要的气象观测指标，低能见度对气象、交通、军事和农业等领域影响很大。其中对交通领域的影响最大，高速公路经常发生由低能见度

5、天气引发的交通事故，相当一部分都是多车连环相撞的重大交通事故，这对人们的生命和财产安全造成了很大的威胁。为了解决这个问题，需要在道路上密集布设能见度检测设备，及时对低能见度情况进行预警，保障交通运行的安全，传统能见度仪操作复杂、价格昂贵，不能满足要求。视频图像能见度检测具有成本低、操作简单和可靠性高等优点受到了很多研究者的关注。论文在现有研究成果的基础上，对一些视频图像能见度算法做了进一步的研究和改进，论文的主要研究工作如下：研究了双亮度差法，用这种算法实现了能见度的检测，并做了误差分析，当目标物黑体背后有遮挡物且背景天空灰

6、度分布不均匀时，传统双亮度差法会出现较大检测误差，论文针对这个问题做了算法改进，用区域生长法分割出图像的天空区域，并对天空区域像素灰度求均值，实验证明该改进算法可以得到更准确的能见度值。研究了暗通道先验法，利用暗通道理论求出透射率，并用摄像机标定技术进行三维重建，得到距离信息，计算出能见度。针对用传统暗通道先验理论估算出的透射率天空区域的值偏小，提出一种用k-means聚类算法自适应分割阈值的方法来准确分割出天空区域，并修正天空区域透射率。对估算透射率过程中需要计算的大气光亮度值，当图像中有纯白色物体干扰时，用传统方法计算会

7、出现估计值比实际值大，论文提出用阈值法估算大气光亮度。实验证明这些改进可以使能见度检测结果更加准确。对双亮度差法、改进的双亮度差法、暗通道先验法和改进暗通道先验法做能见度检测实验，用几种不同天气的视频图像数据，验证了改进的双亮度差法和改进的暗通道先验法都比其对应的传统算法检测结果更准确、可靠，而这些算法综合比较后得出，能见度检测准确度最高的是改进的暗通道先验法，该改进算法能适应各种不同天气。关键词：能见度；双亮度差法；暗通道先验；大气光亮度；k-means聚类；自适应分割阈值IABSTRACTVisibilityisanim

8、portantindexofmeteorologicalobservation，theconditionofverylowvisibilitywouldhavegreatimpactonmeteorologicalobservation,transportation,militaryand