[發(fā)明專利]一種基于視頻識(shí)別的水質(zhì)安全在線生物預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210328201.5
• 申請日: 2012-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN102866237A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐向民;王杰耀;龐聰;侯世瑩;林培東;周勤
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/18
• 分類號(hào): G01N33/18
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境檢測與水體污染控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于視頻識(shí)別的水質(zhì)安全在線生物預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

我國在一些江河、湖泊重點(diǎn)流域和敏感水域已建立起水質(zhì)檢測網(wǎng)絡(luò)和預(yù)警機(jī)制。但目前這些系統(tǒng)主要是依靠常規(guī)化學(xué)分析技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)檢驗(yàn)和分析。化學(xué)分析易標(biāo)準(zhǔn)化，能夠準(zhǔn)確檢測出目標(biāo)污染物的含量，但耗時(shí)長，檢測費(fèi)用高，較難實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)檢測；生物檢測技術(shù)雖然可以實(shí)現(xiàn)在線檢測，但目前利用生物檢測技術(shù)的預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)都是通過檢測反應(yīng)器中微生物的呼吸狀態(tài)即耗氧量與水體中有機(jī)物及濁度來檢測水質(zhì)突發(fā)變化，存在的問題是監(jiān)測系統(tǒng)成本高，且只能檢控其中某些化學(xué)物質(zhì)引起的水質(zhì)變化。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種基于視頻識(shí)別的水質(zhì)安全在線生物預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:

一種基于視頻識(shí)別的水質(zhì)安全在線生物預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控容器、圖像采集模塊、圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、背景提取和目標(biāo)檢測模塊、控制模塊和GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊；

所述監(jiān)控容器，用于導(dǎo)入待檢測的原水和魚苗；

所述圖像采集模塊包括攝像頭，用于連續(xù)拍攝魚苗在原水中的行為，并將圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

所述圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度轉(zhuǎn)換及去噪聲濾波處理；

所述背景提取和目標(biāo)檢測模塊，用于對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行背景提取及目標(biāo)檢測，得到魚苗的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)；

所述運(yùn)動(dòng)跟蹤模塊，用于根據(jù)魚苗的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)得到魚苗的運(yùn)動(dòng)軌跡；

所述控制模塊，用于根據(jù)魚苗的運(yùn)動(dòng)軌跡得到魚苗的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括魚苗總數(shù)、死亡數(shù)、平均速度、平均高度、平均間距和環(huán)游次數(shù)，并將這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)與正常值進(jìn)行比較得到各個(gè)參數(shù)的提高幅度，如果魚苗的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的提高幅度超過報(bào)警閾值時(shí)，則向GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊發(fā)送信號(hào)；

所述GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊，用于用戶設(shè)定報(bào)警閾值及接收預(yù)警信息的指定對(duì)象，GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊接收信號(hào)后啟動(dòng)，，并將預(yù)警信息發(fā)送至指定對(duì)象。

所述圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊采用直方圖均衡法進(jìn)行去噪聲濾波處理。

所述運(yùn)動(dòng)跟蹤模塊采用基于EKF和均值漂移的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法：具體為，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波器在目標(biāo)中心位置預(yù)測目標(biāo)可能出現(xiàn)的位置，再利用Mean?shift搜索得到運(yùn)動(dòng)軌跡。

所述背景提取和目標(biāo)檢測模塊中背景提取是采用連續(xù)幀差分算法，目標(biāo)檢測是在背景提取的基礎(chǔ)上，利用閾值分割來分割背景和魚苗，再利用投影法得到魚苗的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)。

所述魚苗為斑馬魚。

所述指定對(duì)象包括計(jì)算機(jī)的IP地址和用戶的手機(jī)號(hào)碼。

本發(fā)明的有益效果:

采用了更高效、先進(jìn)的算法，可以在視頻目標(biāo)被部分遮擋或目標(biāo)旋轉(zhuǎn)的情況下的進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤,同時(shí)可以解決運(yùn)動(dòng)速度過快的問題，具有較強(qiáng)的魯棒性和實(shí)時(shí)性，可以實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于視頻識(shí)別的水質(zhì)安全在線生物預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控容器、圖像采集模塊、圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、背景提取和目標(biāo)檢測模塊、控制模塊和GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊；

所述監(jiān)控容器，用于導(dǎo)入待檢測的原水和魚苗；

所述圖像采集模塊包括攝像頭，用于連續(xù)拍攝魚苗在原水中的行為，并將圖像數(shù)據(jù)輸入到圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

所述圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于圖像的灰度轉(zhuǎn)換及去噪聲濾波處理；

所述背景提取和目標(biāo)檢測模塊，用于對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行背景提取及目標(biāo)檢測，得到魚苗的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)；

所述運(yùn)動(dòng)跟蹤模塊，用于根據(jù)魚苗的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)得到魚苗的運(yùn)動(dòng)軌跡；

所述控制模塊，用于根據(jù)魚苗的運(yùn)動(dòng)軌跡得到魚苗的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括魚總數(shù)、死亡數(shù)、平均速度、平均高度、平均間距和環(huán)游次數(shù)，并將運(yùn)動(dòng)參數(shù)與正常值進(jìn)行比較得到提高幅度，如果魚苗的至少一個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的提高幅度超過報(bào)警閾值時(shí)，則向GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊發(fā)送信號(hào)；

所述GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊，用于用戶設(shè)定報(bào)警閾值及接收預(yù)警信息的指定對(duì)象，GSM遠(yuǎn)程預(yù)警模塊接收信號(hào)后啟動(dòng)，并將預(yù)警信息發(fā)送至指定對(duì)象。