張沛強 羅宇強 曹仙春 蔡俊濤

（廣州市光機電技術(shù)研究院，廣州 510633）

霧霾，是當今社會關(guān)注的焦點。霧霾對我國眾多城市都產(chǎn)生了嚴重的危害，廣東省也是霧霾天氣的重災區(qū)。在這個日益注重戶外照明、安全防控的時代，霧霾的出現(xiàn)對戶外安防監(jiān)控系統(tǒng)等造成了較大的影響，致使監(jiān)控系統(tǒng)無法獲取到高品質(zhì)的圖像、視頻資料，降低了監(jiān)控設備的性能和壽命。目前，對于安防監(jiān)控系統(tǒng)，廠家大都未對產(chǎn)品在霧、霾天氣下的使用性能作出說明，僅有定性評價（即區(qū)分是否具有去霧霾功能），卻沒有具體的量化參數(shù)說明。本文設計的一種用于視頻透霧性能測試的霧霾模擬實驗箱，可以根據(jù)實際需要，在實驗箱體內(nèi)產(chǎn)生不同條件的霧霾濃度和光照強度，并配備標準燈箱與能照度測試，通過移動平臺實驗多種模擬條件的產(chǎn)生，為當前視頻設備在透霧功能上的應用提供測試條件，推動視頻設備透霧性能檢測技術(shù)的發(fā)展。

1 系統(tǒng)方案設計

本文設計的霧霾模擬實驗箱，是一種用于視頻設備透霧性能檢測的新型檢測設備，目的是通過自動化手段在檢測實驗室內(nèi)模擬一個可控的霧霾模擬環(huán)境，能對霧霾濃度、光照度及測試位置進行調(diào)整，可用于視頻設備成像抗霧功能的驗證和檢測，有助于推動視頻設備抗霧功能標準的形成。霧霾模擬實驗箱的組成框圖如圖1所示，其集成了箱體機構(gòu)平臺、霧霾發(fā)生系統(tǒng)、光照調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動化檢測軟件系統(tǒng)以及輔助功能模塊。系統(tǒng)將以WIFI通信模式，將所有子模塊通過數(shù)據(jù)連接成一個功能整體，以開發(fā)自動化控制軟件，實現(xiàn)友好的人機交互，方便實驗室工程人員使用。

圖1 霧霾模擬實驗箱組成框圖

2 模擬實驗箱的設計

2.1 模擬實驗箱的結(jié)構(gòu)設計

模擬實驗箱的設計如圖2所示，整體尺寸為8m×1.2m×1m的箱體，采用不透光亞克力板。箱內(nèi)設計了安裝各功能模塊的位置，包括調(diào)節(jié)光照度的燈具、控制濃度的霧霾發(fā)生器和防沉積風扇等，其中箱體內(nèi)安裝一個可沿箱體縱向平移的載物臺，由伺助驅(qū)動模組、直線移動模組、同步帶和載物臺組成，目的是為了放置各類測試圖卡，調(diào)整視頻設備與圖卡的距離，從而滿足不同的檢測需求。

圖2 實驗箱的機構(gòu)設計

2.2 模擬實驗箱的流場分析

模擬實驗箱內(nèi)霧霾顆粒容易沉降，不僅影響箱體內(nèi)霧霾濃度的均勻度和穩(wěn)定性，還容易帶來檢測結(jié)果偏差，因此模擬實驗箱流場的設計是非常重要的。本文設計在實驗箱體上布置四個縱向送風的風機，送風方式如圖3所示，經(jīng)仿真分析，如圖4所示，箱體內(nèi)部空氣粒子沿箱體各壁面形成一個完整的循環(huán)回路，運動軌跡穩(wěn)定，有助于實驗室的霧霾狀態(tài)穩(wěn)定。

圖3 循環(huán)送風設計

3 基于WIFI的通信中間件設計

本文設計的霧霾模擬實驗箱是集多傳感，實現(xiàn)視頻設備透霧功能自動化檢測的新型設備。設計一款基于WIFI的通信中間件，把實驗箱的各類傳感器以及執(zhí)行機構(gòu)有機整合在一起，從而為實現(xiàn)軟件自動化參數(shù)調(diào)節(jié)以及檢測提供前提，通信中間件的功能框圖如圖5所示。

圖5 通信中件的功能框圖

基于WIFI的通信中間件主要實現(xiàn)了WIFI通信功能，集成溫濕度傳感功能；通過繼電器控件各個執(zhí)行機構(gòu)，包括霧霾發(fā)生器、各種風機及閥門，利用RS232接口讀取光照度儀、能見度儀以及霧霾傳感器等參數(shù)，通過燈光控制模塊控制箱體內(nèi)的光照度。

4 軟件設計

為了實現(xiàn)模擬實驗室的霧霾環(huán)境形成的自動化和檢測過程的自動化，本文基于c#以及SQLite設計了一款視頻設備透霧檢測軟件，如圖6所示。本軟件包括實驗箱各功能部件狀態(tài)的檢測與顯示模塊、霧霾發(fā)生模塊、光照調(diào)整模塊、設備參數(shù)錄入模塊、圖像檢測模塊，同時具有檢測結(jié)果查詢等功能，可采取手動和自動調(diào)整模式，初步實現(xiàn)了透霧性能檢測自動化。

圖6 霧霾實驗箱自動化檢測軟件界面

圖7 不同霧霾條件的圖像采集

5 結(jié)語

本文選用?？低暤腄S-2CD1203D-I3型攝像頭，采用膚色測試圖卡，在不同的霧霾條件下，進行了圖像采集，采集圖像如7所示。實驗證明，通過實驗箱構(gòu)建不同霧霾環(huán)境，能量化評估視頻設備的透霧抗霧性能指標，將有效推動此項指標的檢測標準化。