(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211145587.6 (22)申请日 2022.09.20 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 马珺　贾智瑞　姚磊　李静霞　 (74)专利代理 机构 太原高欣科创专利代理事务 所(普通合伙) 14109 专利代理师 孟肖阳　冷锦超 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/90(2017.01) G06V 10/32(2022.01) G06V 10/54(2022.01) G06V 10/74(2022.01)G01N 15/06(2006.01) (54)发明名称 一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测 方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于图像特征相似性的 烟雾浓度检测方法， 属于烟雾浓度检测技术领 域； 解决了现有基于图像 法的烟雾浓度检测方法 对不同背景的适用性较差、 检测准确率较低的技 术问题， 包括如下步骤： S1： 采集待测区域的初始 背景图像与产生烟雾的图像； S2： 求解初始背景 图像与烟雾图像之间的图像特征相似性； S3： 提 取初始背景图像的纹理特征， 用图像的纹理特征 描述图像复杂 度， 并求解图像复杂 度转换值； S4： 根据图像复杂度转换值与图像特征相似性求解 得到待测区域烟雾浓度； 本发明应用于烟雾浓度 检测， 证明对简单背景图像有较好适用性， 对不 同背景适用性更强， 且检测的准确率高。 权利要求书1页 说明书6页 附图6页 CN 115496718 A 2022.12.20 CN 115496718 A 1.一种基于图像特 征相似性的烟雾浓度检测方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： S1： 采集待测区域的初始背景图像与产生烟雾的图像； S2： 求解初始背景图像与烟雾图像之间的图像特 征相似性； S3： 提取初始背景图像的纹理特征， 用图像的纹理特征描述图像复杂度， 并求解图像复 杂度转换值； S4： 根据图像复杂度转换值与图像特 征相似性 求解得到待测区域烟雾浓度。 2.根据权利要求1所述的一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测方法， 其特征在于： 所述图像特 征相似性的求 解采用彩色图像特 征相似性指数质量评价 算法FSIM c。 3.根据权利要求1或2所述的一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测方法， 其特征在 于： 所述烟雾浓度的求 解公式为： ； 上式中： x表示烟雾浓度， 单位为mg/m3， F表示初 始背景图像与烟雾图像之间的特征相似 性， F0表示无烟雾产生情况 下图像特 征相似性预设值， t 表示图像复杂度转换值。 4.根据权利要求3所述的一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测方法， 其特征在于： 所述无烟雾产生情况 下图像特 征相似性预设值F0的取值范围为[0.985， 1） 。 5.根据权利要求4所述的一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测方法， 其特征在于： 所述图像的纹理特征是基于灰度共生矩阵得到的， 包括能量ASM、 逆差分距 IDM、 对比度CON、 熵ENT。 6.根据权利要求5所述的一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测方法， 其特征在于： 定义图像复杂度TC的公式为： TC=ENT+CON‑ASM‑IDM； 用图像复杂度求 解图像复杂度转换值的公式为： ； 其中， CON、 IDM、 ENT、 ASM分别表示基于灰度共生矩阵对图像在对应0 º、 45º、 90º、 135º四 个方向所提取对比度、 逆差分矩、 熵、 能量四个纹 理特征的标准差 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115496718 A 2一种基于图像特征相似性的烟雾 浓度检测方 法 技术领域 [0001]本发明提供了一种基于图像特征相似性的烟雾浓度检测方法， 属于烟雾浓度检测 技术领域。 背景技术 [0002]传统烟雾浓度检测主要依据光学法进行检测， 相比于依据图像法进行的烟雾浓度 检测， 其需要较高精度的检测仪器及较高的成本。 随着数字图像处理技术的不断发展， 相较 于传统烟雾浓度检测， 通过 数字图像处 理技术进行烟雾浓度检测具有更广前 景。 [0003]现有技术如 基于图像灰度值进行烟雾浓度检测， 这种方法主要依据于烟雾会使背 景图像的灰度值增加， 通过大气光与背景图像的分析求解， 利用烟雾化方程来检测当前图 像帧像素烟雾浓度， 这种方法对烟雾颜色有一定限制， 比如对于黑色烟雾浓度的检测有一 定的限制， 且对实际应用场景也有一定限制， 因为图像的最大灰度值为255， 对于本身已有 很高灰度值的背景图像来讲， 烟雾不会使图像灰度值有明显增加空间。 现有技术如基于图 像结构相似度进 行烟雾浓度检测， 这种方法主要依据烟雾会使初始背 景图像与当前图像帧 之间的结构相似度值降低， 这种方法对于烟雾颜色具有较好的适应性， 但是对于简单结构 的背景检测效果较差、 检测准确率较低。 [0004]由此可见， 现有基于图像法的烟雾浓度检测方法对不同背景的适用性较差， 检测 准确率较低。 发明内容 [0005]本发明为了解决现有基于图像法的烟雾浓度检测方法对不同背景的适用性较差、 检测准确率较低的技 术问题， 提出了一种基于图像特 征相似性的烟雾浓度检测方法。 [0006]为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案为： 一种基于图像特征相似性的 烟雾浓度检测方法， 包括如下步骤： [0007]S1： 采集待测区域的初始背景图像与产生烟雾的图像； [0008]S2： 求解初始背景图像与烟雾图像之间的图像特 征相似性； [0009]S3： 提取初始背景图像的纹理特征， 用图像的纹理特征描述图像复杂度， 并求解图 像复杂度转换值； [0010]S4： 根据图像复杂度转换值与图像特 征相似性 求解得到待测区域烟雾浓度。 [0011]所述图像特 征相似性的求 解采用彩色图像特 征相似性指数质量评价 算法FSIM c。 [0012]所述烟雾浓度的求 解公式为： [0013]x＝(F‑F0)/t； [0014]上式中： x表示烟雾浓度， 单位为mg/m3， F表示初始背景图像与烟雾图像之间的特 征相似性， F0表示无烟雾产生情况 下图像特 征相似性预设值， t 表示图像复杂度转换值。 [0015]F是通过采集到的初始背景图像与后续产生烟雾后图像帧之间的图像特征相似性 值， 这个值通过matlab中的图像特征相 似性算法得出， 不同烟雾浓度对应图像与初始背景说　明　书 1/6 页 3 CN 115496718 A 3