[發(fā)明專利]水中絮體形態(tài)原位識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710144647.1
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101158630A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 南軍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01N21/84;G06F17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 單軍

1.水中絮體形態(tài)原位識別方法，其特征在于按以下步驟進行水中絮體形態(tài)原位識別：一、在水處理反應(yīng)池入口處及反應(yīng)池出水處分別各安裝一部高速數(shù)字攝像機進行水下高速連續(xù)拍攝，并采用落射光照明；二、將高速數(shù)字攝像機拍攝的圖像通過數(shù)字接口傳輸?shù)接嬎銠C中并轉(zhuǎn)換成連續(xù)的絮體圖像記錄文件；三、將反應(yīng)池入口處拍攝的絮體圖像文件按時間順序編列成隊，并以隊列中連續(xù)的1000幅絮體圖像記錄文件為識別檢測對象，采用順次推移先進先出的原則；四、將識別檢測對象1000幅連續(xù)絮體圖像記錄文件轉(zhuǎn)換為256級絮體灰度圖像文件，并采用迭代閥值選擇方法分別自動選取每幅絮體灰度圖像文件各自最適合的分割閥值T；五、將每幅絮體灰度圖像文件中灰度值低于本幅分割閥值T的灰度區(qū)域作為絮體，并對1000幅絮體灰度圖像文件中的所有絮體從1到n進行編號，其中n為1000幅絮體灰度圖像文件中絮體總數(shù)；六、數(shù)據(jù)采集：以單個絮體所含像素點數(shù)作為單個絮體投影面積A_i，以單個絮體周長所含像素點數(shù)作為單個絮體周長S_i，取單個絮體投影面積A_i的自然對數(shù)值lnA_i，取單個絮體周長S_i的自然對數(shù)值lnS_i，其中i＝1至n；七、以1000幅絮體灰度圖像文件中絮體總數(shù)n為計算對象，再根據(jù)lnA_i和lnS_i的直線關(guān)系用最小二乘法進行擬和求得直線方程為：lnA＝D_flnS+E，其中l(wèi)nA為直線方程的y軸變量，lnS為直線方程的x軸變量，E為直線的截距，D_f為直線斜率；八、將計算出的直線斜率D_f作為距反應(yīng)池入口處的絮體分形維數(shù)值D_f1；九、將反應(yīng)池出水處拍攝的絮體圖像文件按時間順序編列成隊，并以隊列中連續(xù)的1000幅絮體圖像記錄文件為識別檢測對象，采用順次推移先進先出的原則；十、對反應(yīng)池出水處的識別檢測對象重復(fù)操作步驟四至七，并將計算出的直線斜率D_f作為距反應(yīng)池出水處的絮體分形維數(shù)值D_f2；十一、根據(jù)公式β＝(D_f1-D_f2)/D_f2計算出絮體形態(tài)特征參數(shù)β，絮體形態(tài)特征參數(shù)β值越小，絮體越密實，絮凝效果越好，絮體形態(tài)特征參數(shù)β值越大，絮體越疏松，絮凝效果越差；其中步驟一中的高速數(shù)字攝像機以640×480至1280×1024像素分辨率及100～500幀/秒的攝像速度拍攝；步驟九中連續(xù)的1000幅絮體圖像記錄文件與步驟三中連續(xù)的1000幅絮體圖像記錄文件是同時拍攝的；步驟四中每幅絮體灰度圖像文件各自最適合的分割閥值T的計算方法為：

①選擇絮體灰度圖像文件的灰度均值μ作為初始閥值的估算值T₀，

②利用閥值T₀把絮體圖像分割成R₁和R₂兩個區(qū)域，

③分別計算區(qū)域R₁和R₂的灰度均值μ₁和μ₂，

④重新定義新的閥值T₀＝(μ₁+μ₂)/2，

⑤重復(fù)步驟②～④直到μ₁和μ₂的均值恒定不變，再將計算出的閥值T₀取為最適合的分割閥值T。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中絮體形態(tài)原位識別方法，其特征在于步驟六中數(shù)據(jù)采集使用MiDAS?2.0軟件模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中絮體形態(tài)原位識別方法，其特征在于步驟二中使用的接口為10/100/千兆通訊接口。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中絮體形態(tài)原位識別方法，其特征在于步驟一中在距反應(yīng)池入口水流時間1～2分鐘處進行水下高速連續(xù)拍攝。