本发明涉及环境检测，特别是涉及一种基于视觉的机动车尾气在线检测方法，属于电子信息领域。
背景技术：
1、机动车尾气是城市大气污染的主要来源之一。汽车尾气含有的氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫等有害物质对环境和人类健康造成严重影响。据各地监测分析，机动车尾气排放占大气污染总量的85％。通过常用的离线、静态的尾气检测方法实现对机动车尾气排放的有效监管较为困难。为了解决这一问题，针对机动车尾气在正常行驶过程中的动态实时监测问题开展相关研究具有重要的现实意义。研究尾气超标机动车的在线式实时监测，对于机动车尾气的有效监督治理，减少尾气污染的排放量来说，具有重要的工程应用价值。
2、国外对机动车尾气排放问题的研究方法主要包括实验室台架检测、车载检测、隧道检测、遥感检测、环境浓度检测和质量平衡检测。其中实验室台架检测方法具有重复性强、可以在特殊参数可控的条件下进行等优点，但成本较高、可检测的车辆数受限，真实再现路上条件困难。隧道检测方法可以检测大量样本的排放量，从而充分捕捉车辆排放量的变化，但依赖于间接估算而不是直接的排气测量，可能会引入误差。遥感检测方法可以直接测量大型车辆样本的排放量，并且可以识别机动车牌照，但对尾气烟雨的变化非常敏感。环境浓度检测法和质量平衡检测法也存在各自的优缺点。
3、.我国机动车尾气排放的研究起步较晚，目前常用的检测方法为工况法和怠速法。目前还没有实现机动车尾气在线实时检测的有效方法，定期检测导致作弊空间大，实现对尾气排放的有力监管难。因此在这种基础上，基于视觉的超标机动车的在线式实时监测有更高的实用和推广价值。
4、然而，车辆周围道路的亮度会受到车辆的影响，一般来说都会使道路的亮度值降低，而且受到的影响程度的大小会随着和车间距离以及车辆的颜色而不同；另一方面，实际情况中汽车的尾气总体上存在黑色、蓝色、白色三种颜色，但颜色特征并不明显，与路面颜色对比度较小，且路面的颜色较为复杂，作为尾气的背景极大地增加了尾气特征提取的难度。
技术实现思路
1、为了克服现有车辆尾气在线监测的技术缺陷，本发明提供了一种基于视觉的机动车尾气在线检测方法，该方法利用帧差法与静态图像分割方法对场景内阴影和路面杂物的进行消除，并通过逆透视原理进行图像预处理，对机动车行驶过程中尾气的颜色和轮廓进行量化，剔除了道路两旁树木、建筑物和车辆的阴影干扰，提高了系统的可靠性和准确性，从而实现对超标排放的机动车的实时有效监测。同时，系统采用了光源补充和风向监测等方法，解决了车辆行驶过程中在线检测方法存在的可靠性低和工程难度大等问题。该方法可以在非恶劣天气和不同交通状况下实现对机动车尾气的有效检测和分析，达到了较高的准确性和稳定性。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于视觉的机动车尾气在线检测方法，其特点是包括以下步骤：
3、步骤一：在监视云台安装一组3个或以上的不同焦距相机，包括短焦、中焦和长焦镜头三种类型，以避免变焦过程虚影影响；
4、步骤二：对获取的图像进行逆透视变换：相机拍摄具有透视效应，在前视摄像头拍摄的图像中，由于透视效应的存在，导致本来平行的事物在图像中相交，利用相机成像过程当中各种坐标系之间的转换关系，可以进行逆透视变换；
5、步骤三：对逆透视变换后的图像进行帧差法处理：依据图像对于车辆位置检测的需求的特殊性，若想检测车辆的尾气就需要获取到车辆尾部准确的位置及其与后来车辆间隙大小这两个参数，故采用改进的检测线法进行车辆检测仅对部分图像矩阵进行判断，以满足实际实时检测的速度需求，并且避免多车道间互相干扰的问题；
6、步骤四：静态图像处理：首先，尾气图像输入到静态处理系统中，然后，根据轮廓存在性的变化，通过结合风向传感器去除干扰尾气轮廓；接着，利用静态图像处理和动态图像帧差处理相结合的方法，综合考虑风向传感器的信息，对于轮廓检测中难以解决的问题，例如道路阴影和地面污渍等干扰，做出一定程度的修正，这种方法可以提高尾气轮廓检测的准确性，
7、步骤五：烟雾量化和分析：车辆尾部的气流的运动是一个复杂的过程，直观的来看机动车尾气的飘散过程受到车辆行驶速度，车辆类型，试验现场的风速以及风向等因素共同影响，在图像中划分四个区域a、x、b和c，a区域内，排气管排出的尾气运动的主导影响因素为排出时初始速度和x负向的气流，扩散效果为整体方向基本保持在x方向，面积逐渐扩大；当尾气进入b区域，影响气体的扩散运动的主要因素变为车辆尾迹紊流，尾气伴随着气流向车辆外下侧飘散前进方向运动不明显；当尾气进入c区域，尾气的运动完全跟随尾迹气流，卷入车辆后方对称分布的两个拖拽旋涡，表现为运动比较杂乱的向前进方向正向旋转移动。
8、本发明的有益结果是：该发明提高了系统的可靠性和准确性，从而实现对超标排放的机动车的实时有效监测；同时，系统采用了光源补充和风向监测等方法，解决了车辆行驶过程中在线检测方法存在的可靠性低和工程难度大等问题；该方法可以在非恶劣天气和不同交通状况下实现对机动车尾气的有效检测和分析，达到了较高的准确性和稳定性；因此，该方法具有广阔的应用前景和推广价值，将为城市环境治理和可持续发展做出重要贡献。
9、下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。
1.一种基于视觉的机动车尾气在线检测方法，其特点是包括以下步骤：