CN113884492B - 一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法及装置 - Google Patents

一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法，包括：自动调整相机的参数，调整至为最优成像参数；对每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，将得到的N帧图像灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值；建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；采集M帧待测尾气图像，计算所采集的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值，作为待测尾气图像的灰度值；将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中得到待测尾气的林格曼黑度。通过本发明能够实现林格曼黑度现场的实时校准，并且能够提高林格曼黑度的检测精度和准确度。

Description

一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法及装置
技术领域
本发明涉及机动车尾气检测领域，尤其涉及一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法及装置。
背景技术
我国柴油车以及非道路移动机械排放的尾气是造成城市空气污染的重要因素之一，国标GB3847和GB36886分别对柴油车和非道路移动机械排放的尾气黑烟等级做了限值要求，即要求林格曼黑度小于1级。近年来，基于图像采集识别测量柴油车尾气林格曼黑度的便携检测装置替代了传统的以主观目测手段，该便携检测装置避免了人为的主观因素，同时提升了检测准确性和检测效率，在环保路检执法、入户督查、以及环检线柴油车检测中得到了广泛的应用。
但是这种便携检测装置在使用过程中发现存在测量重复性差、检测精度低、稳定性差等技术问题，尤其是林格曼黑度使用1.00级作为判断阈值时，当通过便携检测装置检测到的尾气烟羽的林格曼黑度为1.00级附近时，基于判断规则判定尾气超标，但是此时通过人眼判断黑烟较为模糊，因此会出现执法可信度不高、存在误判的可能。导致该问题的原因主要是该便携检测装置不同于传统的检测装置，没有在使用前对装置进行有效校准，以保证高精度的测量。
而现行的JJF 72计量标准方法采用标准的林格曼黑度板对送检装置进行校准，但这种方法人工操作较为复杂，只适合装置在实验环境下校准，不适用于现场校准。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法及装置，能够实现林格曼黑度现场的实时校准，并且能够提高林格曼黑度的检测精度和准确度。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法，所述校准和检测方法用于机动车尾气检测装置，所述机动车尾气检测装置中设有相机，所述校准和检测方法包括步骤：
S1、根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当所述参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为所述相机的最优成像参数；
S2、用所述相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值；
S3、建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；
S4、用所述相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值；
S5、将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度。
进一步的，所述步骤S1包括：
多次采集林格曼黑度标准板的参比图案；
通过一预设的图像质量评价函数对每一次采集的参比图案进行计算；
根据每一次计算得到的图像质量评价参数自动调整相机参数，并当计算得到的图像质量评价参数在一参数阈值范围时，将调整后的相机参数设置为相机的最优成像参数。
进一步的，所述自动调整相机参数的步骤具体包括：
将林格曼黑度标准板的参比图案调整到所述相机的视场范围内，并设置相机的参数设置为第一相机参数，所述相机的参数包括亮度值、增益值、曝光值和伽玛值；
在所述相机的第一相机参数下采集林格曼黑度标准板的第一张参比图案，根据所述图像质量评价函数计算得到第一张参比图案的图像质量评价参数，若所述第一张参比图案的图像质量评价参数在所述参数阈值范围内时，将所述第一相机参数设置为相机的最优成像参数；
若不在所述参数阈值范围内时，根据所述第一张参比图案的图像质量评价参数调整相机的参数为第二相机参数，并在所述第二相机参数下采集林格曼黑度标准板的第二张参比图案，基于相同的计算方法得到第二张参比图案的图像质量评价参数，若所述第二张参比图案的图像质量评价参数在所述参数阈值范围内时，将所述第二相机参数设置为相机的最优成像参数；
若不在所述参数阈值范围内时，则重复执行上述步骤，调整相机参数，直至获取的参比图案的图像质量评价参数在所述参数阈值范围内时，此时的相机参数设置为相机的最优成像参数。
进一步的，图像质量评价参数Q通过下面图像质量评价函数计算得到：
Figure 242474DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，Gx(x，y)和Gy(x，y)对应为图像的像素点水平方向和垂直方向的梯度值，U和V表示图像的水平方向和垂直方向的分辨率，α、β分别为加权因子，L0为图像暗通道范数。
进一步的，所述步骤S2包括：
自动旋转林格曼黑度标准板，将林格曼黑度标准板中的每一个林格曼黑度等级图案调整到所述相机的视场范围内，对每一个林格曼黑度等级图案进行图像采集得到该林格曼黑度等级图案的N帧图像，其中，所述相机的参数设置为最优成像参数；
选择每一帧图像的有效计算区域，提取每一帧图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，获取每一帧图像中每一个像素点的灰度值；
统计每一帧图像中每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧图像的灰度值；
将N帧图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，作为该林格曼黑度等级图案的灰度值；
以此类推，得到每一个林格曼黑度等级图案的灰度值。
进一步的，所述步骤S4包括：
自动旋转所述林格曼黑度标准板，将林格曼黑度标准板中的0.00级图案定位在所述相机视场范围内，其中，所述相机的参数设置为最优成像参数；
采集待测尾气视频，得到M帧待测尾气图像；
选择每一帧待测尾气图像的有效计算区域，提取每一帧待测尾气图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，获取每一帧待测尾气图像中每一个像素点的灰度值；
统计每一帧待测尾气图像中每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧待测尾气图像的灰度值；
将M张待测尾气图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，作为待测尾气图像的灰度值。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测装置，所述校准和检测装置包括：
相机；
林格曼黑度标准板，所述林格曼黑度标准板包括一参比图案和多张标准林格曼黑度等级图案；
自动校准模块，用所述相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值，建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；
检测模块，用所述相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值，将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度。
进一步的，所述校准和检测装置还包括相机参数调整模块，根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当所述参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为所述相机的最优成像参数。
进一步的，所述校准和检测装置还包括传动模块，所述林格曼黑度标准板设置在所述传动装置上，用以移动所述林格曼黑度标准板。
进一步的，所述校准和检测装置还包括定位装置，通过所述定位装置输出的控制信号将林格曼黑度标准板中的每一个林格曼黑度等级图案定位在所述相机的视场范围内。
与现有技术相比，本发明一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法及装置，所有带来的有益效果：通过本发明中的林格曼黑度校准和检测方法，将现行计量校准的方法自动化和智能化，可用于林格曼黑度的现场实时校准；此外，在满足10个等级林格曼黑度校准标准要求的同时，将尾气黑度以林格曼黑度等级定性表征的方式量化，可实现更高精度的检测；消除了外界因素和器件本身导致的检测误差，提高了林格曼黑度校准和检测装置的准确性、重复性、稳定性以及环保执法可信度。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例中的用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法的流程示意图；
图2是根据本发明的一个实施例中林格曼黑度标准板的示意图；
图3是根据本发明的一个实施例中校准曲线的示意图；
图4是根据本发明的一个实施例中用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测装置的***示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明通过计算林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案的灰度值，建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建校准曲线，将计算得到的待测尾气图像的灰度值代入该校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度，从而得到待测尾气的林格曼黑度等级，能够实现林格曼黑度现场实时校准，并且能够提高林格曼黑度的检测精度和准确度。
如图1所示的本发明的一实施例中，本发明提供一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法，该校准和检测方法用于机动车尾气检测装置，机动车尾气检测装置中设有相机，该校准和检测方法包括步骤：
S1、根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当所述参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为所述相机的最优成像参数；
S2、用所述相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值；
S3、建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；
S4、用所述相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值；
S5、将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度。
根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为相机的最优成像参数。作为本发明的一种实现方式，多次采集林格曼黑度标准板的参比图案，通过一预设的图像质量评价函数对每一次采集的参比图案进行计算，根据每一次计算得到的图像质量评价参数自动调整相机参数，并当计算得到的图像质量评价参数在一参数阈值范围时，将调整后的相机参数设置为相机的最优成像参数。如图2所示的林格曼黑度标准板示意图。林格曼黑度标准板的两端为转轴，标准板内分布不同黑度网格的图案，林格曼黑度标准板共11张图，从左到右分别黑白参比图案和10个等级的林格曼黑度标准图案，10个等级的林格曼黑度标准图案对应0.00级图案、0.75级图案、1级图案、1.25级图案、1.50级图案、1.75级图案、2.00级图案、3.00级图案、4.00级图案、5.00级图案。将林格曼黑度标准板的参比图案调整到机动车尾气检测装置中的相机的视场范围内，该相机的参数设置为第一相机参数，相机参数包括亮度值、增益值、曝光值和伽玛值。在第一相机参数条件下，通过该相机对该参比图案进行自动拍摄，采集到第一张参比图案，通过图像质量评价函数对第一参比图案进行计算，得到第一张参比图案的图像质量评价参数，若第一张参比图案的图像质量评价参数在参数阈值范围内，以第一相机参数作为相机的最优成像参数，若第一张参比图案的图像质量评价参数不在参数阈值范围内，则调整相机参数为第二相机参数，并在该第二相机参数条件下采集得到第二张参比图案，通过图像质量评价函数对第二张参比图案进行计算，得到第二张参比图案的图像质量评价参数，若第二张参比图案的图像质量评价参数在该参数阈值范围内，以第二相机参数作为相机的最优成像参数，若不是，则重复执行迭代上述步骤，直至得到参比图案的图像质量评价参数在参数阈值范围内，此时的相机参数作为相机的最优成像参数。通过对相机参数调整实现最优成像质量，消除因环境光线和温度、及电子器件长期衰减导致的检测误差，有利于提高尾气检测装置的校准和检测的一致性和稳定性。
作为本发明的一种实现方式，图像质量评价参数Q通过下面图像质量评价函数计算得到：
Figure 690773DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，Gx(x，y)和Gy(x，y)对应为图像的像素点水平方向和垂直方向的梯度值，U和V表示图像的水平方向和垂直方向的分辨率，α、β分别为加权因子，L0为图像暗通道范数。
用相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值。具体地，自动旋转林格曼黑度标准板，将林格曼黑度标准板中的每一个林格曼黑度等级图案调整到相机的视场范围内，相机的参数设置为最优成像参数，对每一个林格曼黑度等级图案进行视频流采集，每一个林格曼黑度等级图案对应采集到N帧图像。选择每一帧图像的有效计算区域，有效计算区域一般设置为该帧图像的90%区域。提取每一帧图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，得到每一帧图像中每一个像素点的灰度值，以每一帧图像的灰度值对应的像素个数做统计分析，统计每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧图像的灰度值，将N帧图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，得到灰度值的平均值，作为该林格曼黑度等级图案的灰度值。以此类推，得到每一个林格曼黑度等级图案对应的灰度值。
建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建校准曲线。10个等级的林格曼黑度图案的灰度值对应为10个灰度值，记录为X0.00、X0.75、X1、X1.25、X1.50、X1.75、X2.00、X3.00、X4.00、X5.00 。10个等级林格曼黑度标准值对应为0.00、0.75、1、1.25、1.50、1.75、2.00、3.00、4.00、5.00，分别构建各个对应等级林格曼黑度等级图案的灰度值与林格曼黑度标准值的映射关系，通过该映射关系构建一个校准曲线。该校准曲线可为非线性曲线或者可为分段曲线。如图3所示的一个具体实施例的校准曲线，相机以30FPS采集图像，2秒内采集60张图片，经过本发明的计算方法，得到每一个林格曼黑度等级图案的灰度值分布，所得到的校准曲线图3所示。
用相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值。自动旋转林格曼黑度标准板，将林格曼黑度标准板中的0.00级图案定位相机视场范围内，相机的参数设为最优成像参数。通过相机拍摄待测尾气的视频，将拍摄得到的待测尾气视频进行单帧分离，得到M帧待测尾气图像。选择每一帧待测尾气图像的有效计算区域，有效计算区域一般设置为整帧图像的90%区域。提取每一帧待测尾气图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，得到每一帧待测尾气图像每一个像素点的灰度值。以每一帧待测尾气图像的灰度值对应的像素个数做统计分析，统计每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧待测尾气图像的灰度值，将M帧待测尾气图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，得到灰度值的平均值，作为待测尾气图像的灰度值。
将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度。根据校准曲线中各个林格曼黑度等级图案的灰度值与林格曼黑度标准值的映射关系，将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线，得到待测尾气的林格曼黑度，进而得到待测尾气的林格曼黑度等级。
如图4所示的本发明一实施例中，本发明提供一种用于机动车尾气的林格曼黑度检测和校准装置，该检测和校准装置包括：
相机40；
林格曼黑度标准板41，林格曼黑度标准板包括一参比图案和多张标准林格曼黑度等级图案；
自动校准模块42，用相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值，建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；
检测模块43，用相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值，将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度。
机动车尾气的林格曼黑度检测和校准装置包括相机、林格曼黑度标准板、自动校准模块和检测模块。林格曼黑度标准板共11张图，从左到右分别黑白参比图案和10个等级的林格曼黑度标准图案，10个等级的林格曼黑度标准图案对应0.00级图案、0.75级图案、1级图案、1.25级图案、1.50级图案、1.75级图案、2.00级图案、3.00级图案、4.00级图案、5.00级图案。
作为本发明的一种实现方式，校准和检测装置还包括相机参数调整模块，根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为相机的最优成像参数。
作为本发明的一种实现方式，校准和检测装置还包括传动装置，林格曼黑度标准板设置在传动装置上，用以移动林格曼黑度标准板。传动装置比如为传动带。校准和检测装置还包括一定位装置，通过定位装置输出的控制信号将林格曼黑度标准板中的每一个林格曼黑度等级图案定位在相机的相同视场范围内。定位装置比如为定位传感器。
设置相机的参数为最优成像参数，传动装置传动林格曼黑度标准板，通过定位装置将每一个林格曼黑度等级图案定位在相机相同的视场范围内，通过相机拍摄每一个林格曼黑度等级图案，每一个林格曼黑度等级图案共采集到N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，选择每一帧图像的有效计算区域，提取每一帧图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，获取每一帧图像中每一个像素点的灰度值。统计每一帧图像中每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧图像的灰度值。将N帧图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，作为该林格曼黑度等级图案的灰度值。建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线。
设置相机的参数为最优成像参数，传动装置传动林格曼黑度标准板，通过定位装置将将林格曼黑度标准板中的0.00级图案定位在相机的视场范围内，通过采集待测尾气视频，得到M帧待测尾气图像，选择每一帧待测尾气图像的有效计算区域，提取每一帧待测尾气图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，获取每一帧待测尾气图像中每一个像素点的灰度值，统计每一帧待测尾气图像中每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧待测尾气图像的灰度值，将M张待测尾气图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，作为待测尾气图像的灰度值，将待测尾气图像的灰度值代入校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度，进而获取待测尾气的林格曼黑度等级。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (5)

1.一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法，所述校准和检测方法用于机动车尾气检测装置，所述机动车尾气检测装置中设有相机，其特征在于，所述校准和检测方法包括步骤：
S1、根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当所述参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为所述相机的最优成像参数；
S2、用所述相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值，所述相机的参数设置为最优成像参数；
S3、建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；
S4、用所述相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值，所述相机的参数设置为最优成像参数；
S5、将待测尾气图像的灰度值代入所述校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度；
所述步骤S1包括：
多次采集林格曼黑度标准板的参比图案；
通过一预设的图像质量评价函数对每一次采集的参比图案进行计算；
根据每一次计算得到的图像质量评价参数自动调整相机参数，并当计算得到的图像质量评价参数在一参数阈值范围时，将调整后的相机参数设置为相机的最优成像参数；
所述自动调整相机参数的步骤具体包括：
将林格曼黑度标准板的参比图案调整到所述相机的视场范围内，并设置相机的参数设置为第一相机参数，所述相机的参数包括亮度值、增益值、曝光值和伽玛值；
在所述相机的第一相机参数下采集林格曼黑度标准板的第一张参比图案，根据所述图像质量评价函数计算得到第一张参比图案的图像质量评价参数，若所述第一张参比图案的图像质量评价参数在所述参数阈值范围内时，将所述第一相机参数设置为相机的最优成像参数；
若不在所述参数阈值范围内时，根据所述第一张参比图案的图像质量评价参数调整相机的参数为第二相机参数，并在所述第二相机参数下采集林格曼黑度标准板的第二张参比图案，基于相同的计算方法得到第二张参比图案的图像质量评价参数，若所述第二张参比图案的图像质量评价参数在所述参数阈值范围内时，将所述第二相机参数设置为相机的最优成像参数；
若不在所述参数阈值范围内时，则重复执行上述步骤，调整相机参数，直至获取的参比图案的图像质量评价参数在所述参数阈值范围内时，此时的相机参数设置为相机的最优成像参数；
所述步骤S2包括：
自动旋转林格曼黑度标准板，将林格曼黑度标准板中的每一个林格曼黑度等级图案调整到所述相机的视场范围内，对每一个林格曼黑度等级图案进行图像采集得到该林格曼黑度等级图案的N帧图像，其中，所述相机的参数设置为最优成像参数；
选择每一帧图像的有效计算区域，提取每一帧图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，获取每一帧图像中每一个像素点的灰度值；
统计每一帧图像中每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧图像的灰度值；
将N帧图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，作为该林格曼黑度等级图案的灰度值；
以此类推，得到每一个林格曼黑度等级图案的灰度值；
其中，图像质量评价参数Q通过下面图像质量评价函数计算得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，Gx(x，y)和Gy(x，y)对应为图像的像素点水平方向和垂直方向的梯度值，U和V表示图像的水平方向和垂直方向的分辨率，α、β分别为加权因子，L0为图像暗通道范数。
2.如权利要求1所述的用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
自动旋转所述林格曼黑度标准板，将林格曼黑度标准板中的0.00级图案定位在所述相机视场范围内，其中，所述相机的参数设置为最优成像参数；
采集待测尾气视频，得到M帧待测尾气图像；
选择每一帧待测尾气图像的有效计算区域，提取每一帧待测尾气图像的有效计算区域内每一个像素点的R、G、B分量，以每一个像素点的R、G、B分量中的最小值作为该像素点的灰度值，获取每一帧待测尾气图像中每一个像素点的灰度值；
统计每一帧待测尾气图像中每一个灰度值所对应的像素点个数，取像素点众数的所对应的灰度值作为该帧待测尾气图像的灰度值；
将M张待测尾气图像中每一帧图像所对应的灰度值进行累加求和并进行均值计算，作为待测尾气图像的灰度值。
3.一种用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测装置，其特征在于，所述校准和检测装置执行如权利要求1-2任一所述的用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测方法，所述校准和检测装置包括：
相机；
林格曼黑度标准板，所述林格曼黑度标准板包括一参比图案和多张标准林格曼黑度等级图案；
自动校准模块，用所述相机对林格曼黑度标准板上的每一个林格曼黑度等级图案采集N帧图像，对每一帧图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的N帧图像的灰度值的平均值作为该林格曼黑度等级图案的灰度值，获取每一个林格曼黑度等级图案的灰度值，建立每一个林格曼黑度等级图案的灰度值与对应等级的林格曼黑度标准值的映射关系，以该映射关系构建一校准曲线；
检测模块，用所述相机采集M帧待测尾气图像，对每一帧待测尾气图像的所有像素点进行灰度值计算，将计算得到的M帧待测尾气图像的灰度值的平均值作为待测尾气图像的灰度值，将待测尾气图像的灰度值代入所述校准曲线中，反演得到待测尾气的林格曼黑度；
所述校准和检测装置还包括相机参数调整模块，根据每一次采集的林格曼黑度标准板中参比图案的图像质量自动调整所述相机的参数，并当所述参比图案的图像质量符合预设条件时，将调整后的相机参数设置为所述相机的最优成像参数。
4.如权利要求3所述的用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测装置，其特征在于，所述校准和检测装置还包括传动装置，所述林格曼黑度标准板设置在所述传动装置上，用以移动所述林格曼黑度标准板。
5.如权利要求4所述的用于机动车尾气的林格曼黑度校准和检测装置，其特征在于，所述校准和检测装置还包括定位装置，通过所述定位装置输出的控制信号将林格曼黑度标准板中的每一个林格曼黑度等级图案定位在所述相机的视场范围内。
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