[發明專利]一種基于定點圖像分析的河道漂浮物檢測方法

有效

• 申請號: 201711412294.9
• 申請日: 2017-12-23
• 公開（公告）號: CN108009556B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 侯迪波;林友鑫;張光新;黃平捷;喻潔;何思佳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06T7/00;G06T7/13;G06T7/155;G06T7/33
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開了一種基于定點圖像分析的河道漂浮物檢測的方法。該方法包括河道背景建模、圖像配準、河道水體部分提取和異常檢測四個步驟。背景建模環節利用一種背景建模算法對河道的定點圖像序列做理想背景圖像的提取；圖像配準環節基于圖像特征點提取算法的結果進行感知圖像與理想圖像的配準；河道水體部分提取環節基于色調、飽和度和亮度（HSI）空間的亮度特征（I值）和河岸連續性判斷準則對圖像中的河道水體部分進行提取；異常檢測環節設計了一種基于鄰域塊間灰度梯度（GoNP）的異常檢測算法進行漂浮物檢測。本發明可以實現從河道圖像中自動檢測出漂浮污染物，減少人工目測因環境或人為因素導致的誤判，降低人力勞動成本。

技術領域

本發明涉及水質安全監測領域，涉及一種利用可見光范圍內的數字圖像處理技術進行河道水表漂浮物檢測的方法，尤其是涉及一種基于定點圖像分析的河道漂浮物檢測方法。

背景技術

水是生命之源。近年來，隨著經濟社會的快速發展，工業化、城鎮化建設的加速，水體污染問題與水質安全狀況都愈發引起關注。

但據調查發現，因為人員巡查不可避免地受到河道距離長、巡查耗費的時間長、視覺盲區等問題影響，導致河道漂浮物無法及時檢出，甚至漏檢。

發明內容

本發明的內容在于針對目前人工巡河耗時長、路途遠、存在視覺盲區等成本高但效率低的一系列問題，提出了利用定點圖像分析檢測河道水表漂浮物的方法。

一種基于定點圖像分析的河道漂浮物檢測方法，包括以下步驟：

S1.河道背景建模：采集定點圖像，得到定點圖像序列，利用背景建模算法，對河道的定點圖像序列做理想背景圖像的提取工作；

S2.圖像配準：實時采集定點圖像即感知圖像，提取圖像特征，獲取感知圖像和理想背景圖像之間對應的特征點，基于特征點求出兩幅圖像的變換關系，利用此變換關系實現感知圖像與理想背景圖像之間的配準；

S3.進一步針對配準后的圖像分別提取感知圖像和理想背景圖像的河道水體部分：基于色調(Hue)、飽和度(Saturation)和亮度(Intensity)的HSI空間的亮度(I值)統計特征和河岸連續性判斷準則識別和提取配準后的圖像中的河道水體部分；

S4.河道水體部分異常檢測：利用基于鄰域塊間灰度梯度(Gray-gradient ofNeighboring Patch)的異常檢測算法對河道水體部分進行漂浮物檢測，具體如下：將感知圖像分成若干個矩形塊，每個矩形塊再等分成個多個小塊，利用中心小塊與鄰域小塊之間灰度關系構造出每個矩形塊的灰度特征描述子，將感知圖像每個矩形塊的灰度特征描述子與理想背景圖像的相應描述子進行比較，若差異超過閾值則視為存在異常漂浮物。

所述S3步驟中的I值統計特征具體含義如下：每獲取到一幅感知圖像，讀取該圖像中每個像素點的I值，然后統計每個I值出現的次數，分析得到I值的眾數。以眾數的I值大小為中心，按一定條件或經驗構造一個鄰域，即I值的取值范圍。將該I值的取值范圍作為本圖像中河道水體部分像素點的I值大小的范圍，將本圖像中所有I值屬于該范圍的像素點視為河道水體部分的像素點。

所述S3步驟中河岸連續性判斷準則：根據實際情況下河岸線必然連續的特點，認為河道圖像中河道邊緣像素點在坐標上變化連續，將圖像的像素矩陣中每一行可能的河道邊緣點分別與上一行進行差值比較，差值最小的確定為河道邊緣點。

本發明的有益效果：本發明提出一種基于定點圖像的河道漂浮物檢測方法，利用定點拍攝獲得的河道圖像序列自動檢測出河道水表的漂浮物。該方法能取代繁瑣、重復的人力勞動，為河長巡河工作提供便利，有效降低勞動成本，提高工作效率。

附圖說明

圖1為本發明方法的整體流程示意圖；

圖2為河岸連續性準則實現的程序框圖；

圖3為GoNP算法的圖像分塊示意圖；