张沛强 罗宇强 曹仙春 蔡俊涛

（广州市光机电技术研究院，广州 510633）

雾霾，是当今社会关注的焦点。雾霾对我国众多城市都产生了严重的危害，广东省也是雾霾天气的重灾区。在这个日益注重户外照明、安全防控的时代，雾霾的出现对户外安防监控系统等造成了较大的影响，致使监控系统无法获取到高品质的图像、视频资料，降低了监控设备的性能和寿命。目前，对于安防监控系统，厂家大都未对产品在雾、霾天气下的使用性能作出说明，仅有定性评价（即区分是否具有去雾霾功能），却没有具体的量化参数说明。本文设计的一种用于视频透雾性能测试的雾霾模拟实验箱，可以根据实际需要，在实验箱体内产生不同条件的雾霾浓度和光照强度，并配备标准灯箱与能照度测试，通过移动平台实验多种模拟条件的产生，为当前视频设备在透雾功能上的应用提供测试条件，推动视频设备透雾性能检测技术的发展。

1 系统方案设计

本文设计的雾霾模拟实验箱，是一种用于视频设备透雾性能检测的新型检测设备，目的是通过自动化手段在检测实验室内模拟一个可控的雾霾模拟环境，能对雾霾浓度、光照度及测试位置进行调整，可用于视频设备成像抗雾功能的验证和检测，有助于推动视频设备抗雾功能标准的形成。雾霾模拟实验箱的组成框图如图1所示，其集成了箱体机构平台、雾霾发生系统、光照调节系统、自动化检测软件系统以及辅助功能模块。系统将以WIFI通信模式，将所有子模块通过数据连接成一个功能整体，以开发自动化控制软件，实现友好的人机交互，方便实验室工程人员使用。

图1 雾霾模拟实验箱组成框图

2 模拟实验箱的设计

2.1 模拟实验箱的结构设计

模拟实验箱的设计如图2所示，整体尺寸为8m×1.2m×1m的箱体，采用不透光亚克力板。箱内设计了安装各功能模块的位置，包括调节光照度的灯具、控制浓度的雾霾发生器和防沉积风扇等，其中箱体内安装一个可沿箱体纵向平移的载物台，由伺助驱动模组、直线移动模组、同步带和载物台组成，目的是为了放置各类测试图卡，调整视频设备与图卡的距离，从而满足不同的检测需求。

图2 实验箱的机构设计

2.2 模拟实验箱的流场分析

模拟实验箱内雾霾颗粒容易沉降，不仅影响箱体内雾霾浓度的均匀度和稳定性，还容易带来检测结果偏差，因此模拟实验箱流场的设计是非常重要的。本文设计在实验箱体上布置四个纵向送风的风机，送风方式如图3所示，经仿真分析，如图4所示，箱体内部空气粒子沿箱体各壁面形成一个完整的循环回路，运动轨迹稳定，有助于实验室的雾霾状态稳定。

图3 循环送风设计

3 基于WIFI的通信中间件设计

本文设计的雾霾模拟实验箱是集多传感，实现视频设备透雾功能自动化检测的新型设备。设计一款基于WIFI的通信中间件，把实验箱的各类传感器以及执行机构有机整合在一起，从而为实现软件自动化参数调节以及检测提供前提，通信中间件的功能框图如图5所示。

图5 通信中件的功能框图

基于WIFI的通信中间件主要实现了WIFI通信功能，集成温湿度传感功能；通过继电器控件各个执行机构，包括雾霾发生器、各种风机及阀门，利用RS232接口读取光照度仪、能见度仪以及雾霾传感器等参数，通过灯光控制模块控制箱体内的光照度。

4 软件设计

为了实现模拟实验室的雾霾环境形成的自动化和检测过程的自动化，本文基于c#以及SQLite设计了一款视频设备透雾检测软件，如图6所示。本软件包括实验箱各功能部件状态的检测与显示模块、雾霾发生模块、光照调整模块、设备参数录入模块、图像检测模块，同时具有检测结果查询等功能，可采取手动和自动调整模式，初步实现了透雾性能检测自动化。

图6 雾霾实验箱自动化检测软件界面

图7 不同雾霾条件的图像采集

5 结语

本文选用海康威视的DS-2CD1203D-I3型摄像头，采用肤色测试图卡，在不同的雾霾条件下，进行了图像采集，采集图像如7所示。实验证明，通过实验箱构建不同雾霾环境，能量化评估视频设备的透雾抗雾性能指标，将有效推动此项指标的检测标准化。