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以影像分析之方法做能見度偵測 專題學生 : 陳伃謙、林聰堯、盧玟蘭、林煥智、廖翌如 指導教授 : 吳永基 長榮大學資訊工程學系 105年12月5日 摘要： 能見度是目標物的能見距離，是指觀測目標物時，能從背景上分辨出目標物輪廓的最大距離，能見度也是氣象觀測項目之一， 低能見度對輪渡、民航、高速公路等交通運輸和電力供應對民眾的生活方面都會産生許多不利的影響，空氣是人類生活的必需品，而現今地球因為種種因素所造成空氣汙染，這看似不嚴重的問題卻與我們息息相關，在經濟高度發展的今天，帶來的影響更爲明顯，近10 年來，因能見度過低而造成的重大交通事故屢有發生，能見度的觀測及其儀器的研制已爲世界許多國家所關注。 我們的專題有電腦端和手機端，並用Java將圖片轉灰階以增進處理速度並利於分析，將RGB轉YUV後，取其做為處理之值，接著將灰階圖片直方圖等化(Histogram Equalization) 使照片特徵更加明顯且可使各照片有相同處理基準，讓每張照片的像素質都在0到255之間均勻的分布，最後使用哈爾小波轉換(Haar wavelet transform)取其高頻頻帶做為判斷標準，為求較高精準度做了二階的小波轉換。 相同地點及同樣的時間點所拍出的照片不一定會一樣，因為雲和陽光等因素會影響照片判斷，為了讓使用者即時掌握環境資訊，本專題可以隨時了解能見度的等級，隨地拍攝或是上傳照片就可以分析出照片的能見度以及照片所在的地點。 關鍵詞：能見度、影像分析。 前言 現今氣象局的能見度觀測與紀錄，逐漸演變成數位化與自動化來取代人力觀測，其中包括氣溫、濕度、雨量、風向、風速、距離等，中央氣象局以及民用航空局盛行能見度的觀測主要仍透過人工目視，配合該地區的能見度目標圖比對參考方式加以觀測和紀錄，這種主觀方法相當耗費人力，並且對於偏遠山區能見度觀測較為不利。然而能見度一般是指觀測員利用目視或安置於地面之氣象觀測儀器，直接判斷地面大氣層之各種天氣現象及能見度，能見度是對航空、航海、陸上交通以及軍事活動等，有重要影響的氣象要素，也是影響人們生活品質最直接的參數之一。 通常能見度要好，能看見的公里數遠，需要有下列因素：剛下過雨、大氣擴散條件良好，懸浮微粒與污染物較容易擴散或是風向與地形配合；低能見度出現的因素有下列幾點：大氣擴散條件不好、懸浮微粒與污染物不容易擴散、天空上方容易形成污染層、並可能伴隨光化污染、二次污染或是下雨中。能見度也與空氣汙染相關，空氣污染對人的影響通常比水污染或土壤污染的範圍較廣，世界上已發生的重大「公害事件」，大多是空氣污染造成的。空氣污染就是空氣中的物質含量足以產生臭味、危害環境及人體健康或影響視覺景觀，許多污染物是由於人類活動而進入大氣環境中，但這些活動和生活水準是息息相關的，減少活動會導致生活水準的降低。空氣品質也會受到路上的車輛和工業所排放的污染物所影響，當我們吸入這些污染物時，會感到不適並對健康造成不良的影響。當然，空氣污染的原因不只是人類的活動，也有森林野火或火山爆發等天災事件，這些影響也會造成能見度低。[1] 但是空氣污染未必會出現低能見度天氣，同樣低能見度並不意味著空氣污染嚴重，例如自然因素的影響，能見度的降低並不一定表示空氣受到嚴重污染，當然空氣污染加重會在一定程度降低能見度。能見度高低與空氣污染也就是其所含氣溶膠顆粒濃度具有復雜的關係，與粒子化學組成、形狀和物理性質、粒子譜，以及空氣濕度等氣象條件有關，當氣溶膠顆粒保持相對穩定的情況下，當空氣濕度增大時，氣溶膠顆粒吸濕增長會使能見度下降，即使空氣中氣溶膠顆粒濃度不變，大氣也會因空氣濕度增大而導致能見度下降。 能見度很差的天氣，被稱為“霧霾”，霧（fog）和霾（haze）是兩個不同的概念。霧主要是由小水滴組成的，霾則主要是由固態顆粒物組成的。一般來說，相對濕度較低時形成的是霾，相對濕度大於90%時形成的是霧，相同的是，霧和霾都會對能見度造成影響。在同樣程度的顆粒物污染情況下，空氣濕度越高，能見度的降低越大，另外霧天也會有因霧滴和水汽造成的能見度降低，因此除了能見度之外，我們還可以藉助空氣濕度判斷污染的類型，如果相對濕度超過100%，能見度的下降就主要是由大粒徑的霧滴造成的。當濃霧發生時，雖然能見度急劇降低，PM?2.5污染可能並不嚴重，原因是這些顆粒物被水滴包裹，形成更大的粒徑，被暫時“懸浮式濕清除”了，不易進入人體。實際上，在大氣污染物較多的大中城市中，很難會出現純粹無污染的霧天。但是，平流霧條件下“清潔”霧的發生概率會大些。另外，霧的形成，實際上是對PM?2.5的一種清除，因為細粒子吸收水分變成了粒徑很大的霧滴，但這種“懸浮式清除”有可能只是暫時的，不論哪種霧，其中的水滴都會加劇污染物的多相氧化反應，形成更多的顆粒物。