[發明專利]一種基于HSV顏色空間的污水排放檢測方法

有效

• 申請號: 201810685114.2
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN109087363B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 彭力;范永昆;肖志勇
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06T7/90
• 分類號: G06T7/90;G06T7/136;G06T7/187;G01N21/85
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于HSV顏色空間的污水排放檢測方法，其特征在于，步驟如下：

步驟1：將視頻幀轉換到HSV顏色空間，得到一個三維的圖像矩陣，分別對應色調、飽和度、亮度分量；

飽和度是指顏色的純度，值越高則顏色越純越深，其在HSV顏色空間中的表達式為：

式中，max、min分別為歸一化后的RGB空間R、G、B分量中的最大值與最小值；

亮度分量V是一種特殊的灰度，即最大化灰度：

V＝max(R，G，B) (2)

式中，R、G、B分別為像素點對應的歸一化的RGB顏色分量；

構建新度量潔凈度用于區分凈水與污水，表達式為：

潔凈度進一步表示為：

式中，max、min分別為歸一化后R、G、B中的最大值與最小值；

潔凈度是一個介于0到1之間的值，且值越大，潔凈度越高；對于水體來說，潔凈度越高表示越接近凈水；

將飽和度S、亮度分量V按照式(3)求取潔凈度，得到一維的視頻幀潔凈度矩陣；

步驟2：對一維的視頻幀潔凈度矩陣進行中值濾波；

步驟3：計算秒內潔凈度累計差分圖，定位水體排放區域；

3.1視頻幀率為s，則每秒共有C1、C2、C3……Cs共s個視頻幀潔凈度矩陣，經過步驟2，得到s個降噪后視頻幀潔凈度矩陣，對相鄰的降噪后視頻幀潔凈度矩陣做相減并取絕對值，得到D1、D2……Ds-1共s-1個差分圖；

3.2將得到的s-1個差分圖進行累加，得到一個秒內累計的矩陣，即差分圖D；

3.3定位水體排放區域；

(1)通過設定閾值對累計差分圖D進行二值化，得到二值圖D_th；

(2)對二值圖D_th進行形態學閉運算，得到D_close；

(3)對D_close進行連通域求解，得到多個連通域，分別求取每個連通域的最小外接矩形，最小外接矩形面積大于視頻幀面積的10％的外接矩形信息，即為水體排放區域；所述的外接矩形信息包括矩形的左上角坐標以及寬度和高度信息；

步驟4：對幀水體污染做出判斷；

(1)截取D_close中水體排放區域，記為P_rect；

(2)對后續視頻幀進行步驟1和2操作，并根據外接矩形信息對得到的結果截取水體排放區域，記為C_rect；

(3)計算C_dst：

P_rect×C_rect-P_rect+1＝C_dst

統計P_rect中非零元素個數，作為排放水體的面積S_total；統計C_dst中小于0.3的元素個數，作為污染水體的面積S_pollute；

(4)取S_pollute與S_total的比值作為幀水體污染度R，幀水體污染度R大于設定污水閾值時，則該幀為污水幀；

步驟5：示警并存儲污水排放視頻幀；

對污水幀進行計數，相鄰污水幀間有N個凈水幀時，則重新計數；污水幀數大于M倍視頻幀率時，則認為有污水排放，示警，同時開始存儲視頻數據，以備查證，所述的步驟2采用3x3的模板對潔凈度空間的一維的視頻幀潔凈度矩陣進行中值濾波，得到降噪后視頻幀潔凈度矩陣。

2.如權利要求1所述的一種基于HSV顏色空間的污水排放檢測方法，其特征在于，步驟3.3中采用的閾值為0.2。

3.如權利要求1或2所述的一種基于HSV顏色空間的污水排放檢測方法，其特征在于，步驟4中的設定污水閾值為0.8。

4.如權利要求1或2所述的一種基于HSV顏色空間的污水排放檢測方法，其特征在于，步驟5中N的值等于視頻幀率，M取值為3。

5.如權利要求3所述的一種基于HSV顏色空間的污水排放檢測方法，其特征在于，步驟5中N的值等于視頻幀率，M取值為3。