[发明专利]一种全天候水质识别方法

权利要求书

1.一种全天候水质识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用录像设备获取视频数据，判断白天还是夜间，如果是白天，则转入昼间模式；如果是夜间，则转入夜间模式；

2)将视频数据处理成单帧图像；

3)对夜间模式下拍摄的单帧图像进行处理，得到增强后的夜间图像；

4)将经步骤3)处理后的夜间模式下拍摄的单帧图像与昼间模式下拍摄的单帧图像进行识别处理，并输出识别结果；

步骤3)包括：

3-1)图像预处理，采用百分比分割，将光斑、脉冲噪声和椒盐噪声区域去除；

3-2)颜色空间转化，将图像的颜色空间转化为HSV颜色空间，并单独提取出亮度V分量进行图像增强处理；

3-3)对经图像增强处理后的V分量进行小波变换，将低频和高频分割开来，在低频段进行非线性变换，在高频段利用高斯滤波对高频系数滤波去除图像噪声；

3-4)将重构后的V分量与H分量和S分量重新合成，得到增强后的夜间图像；

步骤3-3)中，在低频段进行非线性变换的方法如下：

绘制V分量的亮度直方图，采用带自调整参数的对数映射方程对直方图的参数进行自适应调节，对数映射方程如下：

V_o＝a+b×ln(V_i+1)

其中，V_i表示输入的亮度分量，V_o表示输出的亮度分量，a和b表示两个可调节参数，a表示截距，可平移调节灰度级，b表示对比度增长速度，可调节增长的快慢；

直方图参数自适应调节过程如下：

(1)设定初始参数，初始参数为a₀＝0.1，b₀＝2；

(2)V分量根据初始参数进行非线性变换；

(3)获取百分比分割函数处理变换后的亮度直方图，得到直方图上下限灰度值；

(4)将直方图上下限灰度值经过自适应调整转换到标准区间；

比例反馈调节参数的公式为：a＝a-da*d1；b＝b-db*d2；

计算与标准区间差值的公式为：da＝gv1-0.5；db＝gvh-0.9；

a和b是两个待调整参数，gvl是百分比分割后得到的主体亮度区间下限，gv h是相应的上限，da是下限与标准下限的差值，db是上限与标准上限的差值；d1是a参数的反馈调节中的比例系数，d2是b参数的反馈调节中的比例系数。

2.根据权利要求1所述的全天候水质识别方法，其特征在于，步骤1)中，判断白天还是夜间的步骤为：

1-1)颜色空间转化，将视频图像转化为HSV颜色空间，并单独提取出亮度V分量进行图像增强处理；

1-2)将经图像增强处理后的V分量的亮度均值作为判断标准。

3.根据权利要求2所述的全天候水质识别方法，其特征在于，步骤1-2)中，设置V分量的亮度均值的判断阈值为0.1，HSV颜色空间下的V亮度均值低于0.1时，判断为夜间；否则判断为白天。

4.根据权利要求1所述的全天候水质识别方法，其特征在于，步骤4)包括：

4-1)图像滤波，采用中值滤波方法；

4-2)图像分割，采用全局阈值分割；

4-3)色差计算，将图像的颜色空间转换为Lab颜色空间后进行色差计算；

4-4)颜色特征提取，采用色差均值作为颜色特征；

4-5)水质识别，当监测值超过预设的预警值时，系统判断水质为污水，公式如下：

式中，Y为监测值，eave为水面区域的色差均值，imave为标准图像与原点图像的色差均值，将原点图像定义为Lab颜色空间内，a分量和b分量均为-110的图像。