Arka plan farkı yöntemine dayalı egzoz dumanı algılama sistemi tasarımı
Motorlu taşıt egzozunun duman karanlığını tespit etmek için yerel yöntemlerin çoğu, denetçilerin ölçüm yapmak için analog denetim ekipmanı kullanmasıdır. Gerçek test operasyonlarında, test personelinin yeterliliği test sonuçları üzerinde belirli bir etkiye sahip olacaktır ve test personelinin mesleki eğitimi de belirli bir maliyet gerektirecektir. Motorlu taşıtlar için üç ana duman algılama yöntemi vardır, bunlar; kontrol yöntemi, duman ölçüm teleskopu ve fotoelektrik duman ölçüm yöntemi. Kontrol yöntemi, duman haritası ile denetçinin gözleri arasındaki mesafenin test sırasında 2 m içinde olmasını gerektirir.Gerçek çalışmada, genellikle yaklaşık 1,5 m'dir.Test edilen motorlu aracın egzoz siyahı seviyesi değeri, denetçinin öznel kararına dayanır; duman ölçümü kullanın Teleskop, denetçinin kararını etkileyecektir çünkü Ringelmann siyahlık haritası teleskop namlusuna yerleştirilmiştir. Fotoelektrik tabanlı duman ölçüm yöntemi büyük ölçüde hava durumuna bağlıdır ve genellikle hava nispeten açık olduğunda kullanılır Ancak, pus ve bulutlu havanın algılama sonuçları üzerinde daha büyük bir etkisi olacaktır. Motorlu araç egzoz siyahlığının tespiti için otomatik işlemenin kullanılması, tespit işlemini daha rahat ve doğru hale getirebilir. Motorlu taşıtların test sonuçları da rapor olarak yazdırılabilir ve elektronik ortamda saklanabilir.
Bu belge, buna dayalı bir araç egzoz algılama sistemi tasarlar ve uygular. Egzoz gazının Ringelmann siyahlık değeri, önceki tekniğin kusurlarının üstesinden gelen egzoz gazının çekilmesi, işlenmesi ve analiz edilmesiyle elde edilir. İşlemi kolaylaştırmak için algılama, bir cep telefonu aracılığıyla uzaktan da kontrol edilebilir. Bu tasarım, araç egzozunun siyahlığını tespit etmek için basit ve uygulanabilir bir şema sağlar.
1 Genel sistem tasarımı
Görünür ışığa dayalı egzoz gazı algılama sisteminin yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir. Cep telefonu kontrol APP'si, algılama sistemi (kontrol paneli ve kamera), yazdırma ve iletişim sistemi olmak üzere üç bölümden oluşur. Cep telefonu kontrol uygulamasının temel işlevleri şunlardır: duman algılama ekipmanını ayarlamak ve görüntülemek; iletişim sistemi cep telefonu ile duman algılama kontrol terminali arasındaki iletişimi gerçekleştirir, cep telefonu ayar bilgilerini algılama terminaline gönderebilir ve ayrıca resimlerin çekimini de kontrol edebilir Kontrol terminali, resim çekimi başarı işaretini cep telefonu terminaline gönderebilir ve ayrıca egzoz gazı algılama sonucunu da gönderebilir.
Egzoz dumanı algılama kontrol terminalinin ana kontrol çipi ARM mimarisi RK3399'u kullanır.Çip, CortexA72 ve CortexA53 çekirdeklerinden oluşur, ana frekans 2 GHz'e ulaşabilir ve performans, egzoz gazının gerçek zamanlı çekimini tamamlayabilir. Görüntü işlemeyi daha iyi desteklemek için çip ayrıca Mali T860 GPU (Grafik İşlem Birimi) ile donatılmıştır. Çip, H.265'i (720P sıradan yüksek tanımlı ses ve video iletimini iletmek için 2 Mb / sn'ye kadar iletim hızı) kod çözme yöntemini ve H.264 kodlama yöntemini entegre eder, böylece algılama sistemi sürekli ve net egzoz görüntülerini toplayabilir. Egzoz gazı algılama terminali, donanım kaynak yönetimini tamamlamak için gömülü Linux işletim sistemini çalıştırır. Yazıcı, algılama sonuçlarını yazdırmak için seri bağlantı noktası aracılığıyla duman algılama ekipmanına bağlanır. Cep telefonu APP ve duman algılama sistemi arasındaki iletişim, telekomünikasyon ağı üzerinden yapılır, böylece algılama personeli uzaktan kumanda yapabilir.
2 Sistem çekirdek parçası tasarımı
2.1 Egzoz alanını tespit etmek için arka plan farkı yöntemini kullanın
Aracın egzoz karanlığının tespit edilebilmesi için toplanan görüntülerin işlenmesi, görüntüdeki egzoz dumanı alanının çıkarılması ve Ringelmann siyahlık seviyesinin elde edilmesi gerekir. Bu sorunu çözmek için, sistem egzoz dumanı alanını belirlemek için arka plan farkı yöntemini kullanır. Bu algoritma, basit uygulama ve hızlı hesaplama hızı özelliklerine sahiptir, bu nedenle hızlı tepki hızına sahiptir ve yaygın olarak kullanılan bir alan algılama teknolojisidir. Aynı zamanda algoritma ışıktan kolaylıkla etkilenmez, bu da egzoz gazının algılanmasında faydalıdır. Sistemin algılama nesnesi, dinamik olmayan bir nesne modeli olan egzoz gazı alanı olduğundan, algılanmadan önce egzoz gazı boşaltılmadığında algoritmadaki arkaplan resme sabitlenir ve sistemin tepki hızını artıran arka plan modelinin sürekli güncellenmesine gerek yoktur. Algılama alanı:
Formülde (x, y) görüntü piksellerinin koordinatlarıdır, koordinat sistemi X ekseni olarak resim uzunluğu ve Y ekseni olarak resim genişliği ile oluşturulur. G (x, y, t) toplanan resimdir ve B (x, y, t) arka plan resmidir. Birbirini izleyen iki resim arasındaki farka müdahale edilmelidir. Paraziti filtrelemek için, T eşiği, diferansiyel görüntünün histogramı analiz edilerek elde edilebilir.
Resimleri toplamak için görüntü toplama bölümünü kullanın ve ardından şekildeki egzoz alanını tanımlamak için geliştirilmiş arka plan farkı yöntemini kullanın Algoritmadan önceki ve sonraki görüntü efekti Şekil 2'de gösterilmiştir. Arka plan farkı yönteminin egzoz gazını daha iyi çıkarabildiği görülebilir.
2.2 Kontrol ve algılama tasarımı
Algılama kontrol terminal programı, temel olarak iletişim, kamera kontrolü ve görüntü işlemeyi içeren Qt çerçevesine dayalı olarak geliştirilmiştir. Sistem başlatıldıktan sonra bir script eklenerek egzoz gazı algılama programı başlatılır. Programın başlangıç süreci Şekil 3'te gösterilmektedir. Program başlatıldıktan sonra kamera cihazı numaralandırılır, başlatılır ve görüntü toplama işlemi başlatılır. Kamera ile ilgili özellik ayarları, yerel yapılandırma dosyasından alınır veya varsayılan değerlere ayarlanır ve diğer bilgiler, son işlemin yerel yedeklemesinden okunur. Bilgi yedekleme dosyası, cep telefonu tarafından gönderilen algılanan araç bilgileri doldurulurken veya alınırken oluşturulur ve görüntü ekranı başlatıldıktan sonra okunur ve görüntülenir.
Fotoğraf talebini aldıktan sonra, 4G modülü araç egzoz resimlerini toplar. Koleksiyon başarılı olursa, bilgileri cep telefonuna döndürür ve resmi numaralandırır. Resim sayısı ayarlanan değere ulaştığında, bir fotoğraf talebi aldıktan sonra resim koleksiyonunun tamamlandığı mesajını döndürecektir. Egzoz gazı resmi toplandıktan sonra, görüntü işleme fonksiyonu, egzoz gazı alanını çıkarmak ve Ringelmann siyahlık değerini elde etmek için bunu standart Ringelmann grafiği ile karşılaştırmak için çağrılır. İşlemden sonra bir test raporu oluşturulur. Cep telefonu, tespit analizi ile tespit edilen aracın egzoz gazı algılama sonuçlarını elde edebilir. Yazıcı test raporunu yazdırabilir.
2.3 SMS ve MMS'i Engelleme
Mobil uygulamanın gerçek zamanlı olarak SMS ve MMS gönderip alabilmesi için Android sistem SMS ve MMS'lerini kesip okumak gerekir. Kısa Mesaj Hizmetini ve Çoklu Mesaj Hizmetini yönetmek için, Android sistemi MMSSMS veritabanında 13 tablo bulundurur. Her tablo farklı işlevlere sahiptir: Örneğin, gelen kutusu alınan kısa mesajların içeriğini saklamak için ve giden kutusu gönderilen kısa mesajların içeriğini saklamak için kullanılır. SMS ve MMS almak için ayrıştırma yolu "content: // sms / inbox" ve "content: // mms / part" dir.SMS ve MMS içeriği alındıktan sonra egzoz gazı algılama terminali tarafından gönderilen içerik olup olmadığı belirlenir. SMS ve MMS bildirimi alma sorununu çözmek için çözümler, döngüsel denemeyi ve yayın alıcılarının kaydını içerir. İlk çözüm, bildirimi almak için belirli bir zaman aralığında MMSMS veri tabanında ilgili alanı aramaktır. Bu tür bir şema, gelen kutusunu izlemek için gözlemci modu kullanılarak iyileştirilebilen verimsizlik sorununa sahiptir. İkinci çözüm, Android sistemine bir yayın alıcısı kaydettirmek, bir kısa mesaj veya MMS alındığında yayınlamak ve APP yayın alıcısından geçmektir. Bu çözümde bir izin sorunu var Sistemin güvenlik yönetimi için, cep telefonu üreticisi birleşik bir özelliğe sahip değildir, bu nedenle Android sistemini özelleştirirken, yalnızca önceden yüklenmiş yazılıma yayın olayları gönderebilir. İki şemayı kapsamlı bir şekilde karşılaştırın ve geliştirilmiş sorgulama yöntemini seçin, çünkü bir yayın alıcısının kaydetme işlevi sisteme büyük ölçüde bağlıdır.
3 Sistem testi
Cep telefonu ile test terminali arasındaki iletişimi test edin. Mobil APP'yi açın ve algılama bilgilerini ayarlayın Şekil 4, ilgili ayar bilgilerini gösterir. Ayar bilgilerini algılama terminaline göndermek için Ayarları Gönder düğmesine tıklayın. Algılama terminali verileri aldıktan sonra, önce kodlama dönüşümünü gerçekleştirir ve ardından çeşitli bilgileri çıkarmak için düzenli eşleştirmeyi kullanır. Çıkarma işleminden sonra, bilgiler yerel olarak yedeklenir ve ardından Şekil 5'te gösterildiği gibi algılama terminalinin görüntü ekranında görüntülenir.
İletişim işlevi test edildikten sonra, sistem bir bütün olarak test edilir. Şekil 6, karşılık gelen bilgileri ayarlamak ve resimleri toplamak için cep telefonu APP'nin kullanımını göstermektedir. Doğrudan egzoz gazı algılama terminali üzerinden de ayarlanabilir ve resimlerin toplanması, arayüzdeki kamera düğmesi aracılığıyla işlem arayüzüne girebilir. Şekil 7, cep telefonuna gönderilebilen son test sonuçlarını göstermektedir.
4. Sonuç
Bu kağıt, arka plan farkı yöntemine dayalı bir egzoz gazı algılama sistemi tasarlar ve uygular.Egzoz gazının görüntülenmesi ve görüntü işlemesi yoluyla, motorlu araç egzozunun siyahlığını etkili bir şekilde otomatik olarak tespit edebilir. Algılama sistemi basit, kullanımı kolay, hızlı ve düşük maliyetlidir ve motorlu taşıt egzozunun karanlığını tespit etmek için sahnede kullanılabilir. Gerçek kullanımda, raporun depolanması ve egzoz alanının tespit edilmesinden iyileştirmeler yapılabilir. Test raporu yerel olarak saklandığından, düzenli olarak alınması gerekir ve veritabanı daha sonra saklamak için kullanılabilir. Daha karmaşık ortamlara uyum sağlayabilmesi için egzoz alanı algılama algoritmasının optimizasyonu da vardır.
Referanslar
Sun Peng. Sabit kaynaklardan yayılan dumanın siyahlığının belirlenmesi Ringelmann'ın duman karanlığı diyagramının (HJ / T 398-2007) etkinliğinin gözden geçirilmesi Çevre ve Sürdürülebilir Kalkınma, 2017, 42 (2): 123 -124.
University of Science and Technology of China.Dizel araç duman siyahlığı için bir otomatik algılama cihazı: Çin, CN201410070139.3
.2014-05-21.
Li Haibu ARM'ye Dayalı Gömülü Duman Algılama Sisteminin Tasarımı Qinhuangdao: Yanshan Üniversitesi, 2012.
VICENTE J, GUILLEMANT P. Orman yangınını otomatik olarak tespit etmek için bir görüntü işleme tekniği International Journal of Thermal Sciences, 2002, 41 (12): 1113-1120.
Liu Feng, Liu Guangyuan, Long Zhengji ve diğerleri.Yeni bir lazer duman konsantrasyonu algılama sistemi üzerinde araştırma.Lazer ve Optoelektronikte İlerleme, 2014, 51 (12): 147-152.
ZHU J, CHOI M Y, MULHOLLAND G W, et al.Laminer alevlerden üretilen kurumun görünür ve IR'ye yakın optik özelliklerinin ölçümü Yanma Enstitüsü Bildirileri, 2002, 29 (2): 2367-2374.
Song Baohua Linux aygıt sürücüsü geliştirmesinin ayrıntılı açıklaması Pekin: Halk Mesajları ve Telekomünikasyon Basını, 2010.
Aşk. Linux kernel tasarımı ve uygulaması Beijing: Machinery Industry Press, 2011.
Zong Shipeng Video görüntülerine dayalı duman algılama sisteminin tasarımı ve uygulaması Chengdu: Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, 2013.
Wang Xinling Görüntü Tabanlı Duman Konsantrasyon Algılama Teknolojisi Araştırması Taiyuan: Çin Kuzey Üniversitesi, 2012.
WIDMANN J F, YANG J C, BUNDY M, et al.Kızılötesi olarak alev sonrası kurumun optik sönme katsayılarının ölçümü için bir laboratuvar cihazı. Review of Scientific Instruments, 2003, 74 (2): 938-944.
Zhang Xiaoying, Lai Cheng, Chen Xuyi.Farklı küçük ölçekli boyutlarda katı roket bulutunun kızılötesi radyasyonu üzerine bir benzerlik çalışması. IEEE Havacılık Konferansı, 2015.
Qu Jingjing, Xin Yunhong.Kesintisiz çerçeveler arası fark ve arka plan farkının kaynaşmasına dayanan hareketli hedef algılama yöntemi Acta Photonica Sinica, 2014, 43 (7): 219-226.
Men Jia. Linux Kabuk Komut Dosyası Stratejisi Pekin: Halk Yazıları ve Telekomünikasyon Basın, 2014.
Zhang Qianqian, Android kısa mesaj hizmetine dayalı cep telefonu güvenlik izleme sisteminin tasarımı ve uygulaması. Tianjin: Tianjin Üniversitesi, 2012.
yazar bilgileri:
Xue Meng, Yun Jianping, Liang Hexi, Ai Yong, Zhou Linglin, Qiu Zhaobing
(Elektronik Bilgi Okulu, Wuhan Üniversitesi, Wuhan 430072, Hubei)
