[發明專利]一種多元異構水環境監測數據評價與預警方法

有效

• 申請號: 201310188041.3
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN103324951A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 賈克斌;龐子涵
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06K9/66
• 分類號: G06K9/66
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種多元異構水環境監測數據評價與預警方法，其特征在于，包括下述步驟：

網絡攝像機采集現場環境視頻圖像數據，傳感器采集多屬性水質監測數據，形成異構數據，從視頻圖像中提取移動目標特征參數，與水質各屬性值組成特征向量，利用支持向量機，即Supporting?Vector?Machine,?SVM進行分類器模型搭建，建立異構數據與水環境安全等級對應關系，對當前水環境安全等級進行預判；

所述的提取移動目標特征參數，其特征在于，包括下述步驟：

步驟一：讀取前M幀圖像F_T(x,y)?(T=1,2,……，M)，(x,y)表示圖像中像素點的坐標，?F_T(x,y)表示像素點的灰度值；

步驟二：為濾除高頻噪聲，對前M幀圖像F_T(x,y)?(T=1,2,……，M)進行中值濾波處理，采用二維方形窗口，運算如下所示：

Median()函數將窗口中的每一個像素點的灰度值進行排序，位于中間的數值作為輸出；

步驟三：計算該M幀圖像中每一像素點的平均亮度μ₀(x,y)和亮度方差?，計算如下所示：

μ₀(x,y)表示像素點(x,y)處的灰度均值，?表示像素點(x,y)處的灰度方差；由μ₀(x,y)和?組成具有高斯分布的圖像B₀(x,y)作為初始背景圖像，同時為背景圖像B₀(x,y)每一個像素點(x,y)設置一個圖像幀數累計計數器C(x,y)，初始值都為0；

步驟四：當背景圖像初始化完成之后，讀取第T幀圖像F_T(x,y)(T>M)，設此時的背景圖像為B_T(x,y)，其平均亮度為μ_T(x,y)亮度方差為?，按照公式（1）對圖像F_T(x,y)進行中值濾波處理得到F＇_T(x,y)，對F＇_T(x,y)和B_T(x,y)中的亮度均值μ_T(x,y)進行差分運算，得到差分圖像D_T(x,y)，運算如下所示：?

D_T(x,y)為圖像F＇_T(x,y)和μ_T(x,y)差值的絕對值

步驟五?對差分圖像D_T(x,y)進行前景點與背景點分離，計算過程如下所示：

式中

新得到的差分圖像D＇_T(x,y)中，灰度值為0的像素點對應當前幀圖像F＇_T(x,y)與背景圖像B_T(x,y)間沒有發生變化的地方，灰度值為254的像素點是當前幀圖像F＇_T(x,y)與背景圖像B_T(x,y)間發生變化的地方，這是由于目標運動產生的；計算出灰度值為254的像素點數占整幅圖像總像素點數的百分比V_T作為該第T幀圖像F_T(x,y)移動目標特征向量；

于此同時，所有灰度值為0的像素點(x,y)對應的累計計數器C(x,y)加1，所有灰度值為254的像素點(x,y)對應的累計計數器C(x,y)置為0

步驟六：背景更新：在背景圖像B_T(x,y)中，累計計數器C(x,y)為0的像素點(x,y)相對應的B_T(x,y)采取如下計算：

其中α為常數，表示更新率，α∈[0,1]

累計計數器C(x,y)不為0的像素點(x,y)，相對應的B_T(x,y)采取如下計算：

其中NUM為常數，NUM∈[50,300].

由μ_T+1(x,y)、?構成新的背景圖像B_T+1(x,y)

步驟七：重復步驟四、五、六，直到所有的圖像處理完畢；將每幅圖像F_T(x,y)處理完成后輸出的該圖像的移動目標特征向量V_T組成一個向量組作為水環境安全評價的一組特征向量。?