[发明专利]一种感知水体散射物质含量变化的装置

权利要求书

1.一种感知水体散射物质含量变化的装置，包括由透光防水窗口与防水封装组成的防水壳体，所述透光防水窗口设置在所述防水壳体的一侧，所述壳体内部设置有连续性激光器以及CCD传感器，所述透光防水窗口用于使所述连续性激光器发射的光束射入水中，还用于使所述光束经过水中的散射物质散射后的光射入所述壳体并由所述CCD传感器接收；

其特征在于，所述CCD传感器的分辨率为a×b，所述CCD传感器显示图像的像素点索引为(i,j)，显示图像上各像素点的像素值为p(i,j)，与(i,j)相邻的像素点的平均像素值取整后的值为q(i,j)，定义M为256×256的矩阵，矩阵M中各元素取值M(I,J)为p+1＝I且q+1＝J的像素点的个数，I、J分别为像素点的水平索引和垂直索引，所述CCD传感器与处理器连接，所述处理器包括图像转换单元，所述图像转换单元用于通过所述显示图像得到二维熵图，所述二维熵图具有用于表征所述散射物质含量的亮斑，所述亮斑的移动和/或扩散程度能够表征所述散射物质的含量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述二维熵图的各个像素点的像素值为K(I,J)；

所述处理器还包括计算单元，所述计算单元用于执行如下计算：

X＝E[I|_K(I,J)＞0]

Y＝E[J|_K(I,J)＞0]

其中X和Y分别为二维熵亮斑的水平位置参数以及垂直位置参数；D为用于表征所述亮斑的扩散程度的参数；E[I|_K(I,J)＞0]表示对所有满足条件K(I,J)＞0的I值求平均值；E[J|_K(I,J)＞0]表示对所有满足K(I,J)＞0的J值求平均；表示计算d的取值为从e到f的所有整数时，相应的C值的和。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理器还包括判断单元，所述判断单元用于获取所述亮斑的移动方向，所述亮斑向所述二维熵图的右下侧移动的程度越多，则所述散射物质的含量越多。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述判断单元还用于获取所述亮斑的扩散程度，所述亮斑的扩散面积占二维熵图的总面积越大，则所述散射物质的含量越多。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述判断单元还用于根据所述参数D判断所述散射物质含量；D的值越大，则散射物质含量越多。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述判断单元还用于获取所述参数X、Y、D的变化趋势；所述参数X和Y的变化趋势相反；若所述参数X和/或Y的变化趋势与所述参数D的变化趋势相反，则表明所述连续性激光器能量不稳定或所述CCD传感器发生故障。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断单元还用于执行如下判断：

若所述参数二维熵亮斑的水平位置参数X、二维熵亮斑的垂直位置参数Y以及用于表征所述亮斑的扩散程度的参数D同时减小，说明所述散射物质增多。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述判断单元还用于执行如下判断：

若所述参数二维熵亮斑的水平位置参数X、二维熵亮斑的垂直位置参数Y以及用于表征所述亮斑的扩散程度的参数D的变化幅度在预定的时间内均超过了预定的值，或

变化趋势同步且为平稳的增减变化时，则表明水体中含有超出常规数量的障碍物。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述图像转换单元、所述计算单元以及所述判断单元均集成在可编程逻辑芯片或计算机内部。