[发明专利]水质污染预警方法

权利要求书

1.一种水质污染预警方法，其特征在于包括如下步骤：

将待监测原水导入鱼缸中，并且将一定数量的小鱼放入鱼缸中；

实时采集连续的图像序列帧，并且将其转换为数字图像；

对所采集到的图像序列帧进行平滑处理；

对平滑处理后的图像序列帧进行阈值分割处理；

对阈值分割后的图像序列帧进行去噪处理；

根据去噪处理后的图像序列帧计算出小鱼的运动参数；

设定预定的运动参数，并且将计算出的运动参数与预定运动参数 比较；及

判断计算出的运动参数是否大于预定运动参数，当大于预定运动 参数时确定所监测的水质受到污染；

对所采集到的图像序列帧进行平滑处理的步骤包括：

1)借助微处理器执行Harris角点检测算法，对所采集的图像帧 序列进行角点检测，从而依次确定鱼缸中的水区域的左上、左下、右 下、右上四个角点的位置，根据确定的四个角点将鱼缸中的水的观测 区域标识出来；和

2)对在观测区域中采集到的观测图像中的一定领域内的像素值 根据其范围变化进行滤波处理，从而使观测图像的边缘数据较为完 整，同时将图像噪声降到最低；

所述对平滑处理后的图像序列帧进行阈值分割处理的步骤包括 由目标边缘梯度特征的自适应阈值提取算法实现对所需观测图像的 区分；

对阈值分割后的图像序列帧进行去噪处理的步骤包括消除面积 小于0.01mm的杂质；

根据去噪处理后的图像序列帧计算出小鱼的运动参数的步骤包 括：

1)建立背景帧数为300帧，将这300帧图像作为参考数据，通 过这些数据中对选定的观测区域内的小鱼进行标识，从而实现对观测 区域内小鱼的识别，将所述观测区域中的每一条小鱼的图像标示不同 的颜色，并且将观测区域中的每条小鱼也标记上了相应的序列号，最 后将这些数据信息保存在存储器中；

2)通过标识后的小鱼的运动轨迹计算小鱼的游动速度、平均高 度及平均转弯次数，针对每条小鱼，所述微处理器分别启动一个跟踪 和识别线程，以1秒为单位计算鱼的运动速度大小，然后根据背景帧 数的设置计算小鱼平均速度的大小，计算小鱼在鱼缸坐标系中的平均 高度，确定小鱼在已设置的背景帧数中的平均高度，计算相邻两帧鱼 的速度，将运动速度的变向确定为可能的转弯点，在根据改变方向前 后40帧的位置进一步计算出小鱼的转弯次数；和

3)微处理器通过对小鱼序列目标的跟踪，将每个序列目标进行 Kalman预测，并将预测后的位置传递给MeanShit算法中进行小鱼序 列目标的定位识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将待监测原 水导入鱼缸中，并且将一定数量的小鱼放入鱼缸中的步骤包括将待监 测原水导入所述鱼缸中，将对待监测原水敏感的一定数量并且宽度为 20mm，长度为10mm的斑马鱼放入所述所述鱼缸中。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：实时采集连续的 图像序列帧，并且将其转换为数字图像的步骤包括启动摄像机，从而 导致摄像机实时采集鱼缸内部空间的图像帧序列，并且借助模数转换 器在微处理器的控制下将所述摄像机采集到的模拟图像转换为数字 图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述摄像机以1-8 幅/秒的速度对鱼缸的内部空间进行拍摄，并且每隔5秒钟拍摄一次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：预定运动参数包 括小鱼的平均速度、平均高度及平均转弯次数；并且所述预定的平均 速度为20mm/s-80mm/s，平均高度为70mm-250mm，平均转弯次数 为4-12次。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：将计算出的运动 参数与预定运动参数比较的步骤包括当小鱼的平均速度大于 20mm/s-80mm/s，平均高度大于70mm-250mm，平均转弯次数大于 4-12次时确定小鱼的运动在非正常范围内，从而判断出水质异常。