[發(fā)明專利]一種污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811079648.7
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109064501A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂大為
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工技術(shù)轉(zhuǎn)移中心有限公司
• 主分類號: G06T7/30
• 分類號: G06T7/30;G06T5/00;G06T7/80;G06T7/50;G06T7/10;G01N21/31;G01N21/85
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 祝進(jìn)

1.一種污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述污水處理監(jiān)控系統(tǒng)包括：云服務(wù)器，監(jiān)控終端，污水處理設(shè)備；其中

所述污水處理設(shè)備包括：處理器，與該處理器相連的數(shù)據(jù)采集裝置和視頻監(jiān)控裝置；

所述工作方法包括：

所述數(shù)據(jù)采集裝置采集污水?dāng)?shù)據(jù)，并通過一通信模塊發(fā)送至云服務(wù)器；

所述視頻監(jiān)控裝置采集污水處理設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)，并通過所述通信模塊發(fā)送至云服務(wù)器；以及

所述云服務(wù)器存儲污水?dāng)?shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)，并將污水?dāng)?shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控終端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，

所述視頻監(jiān)控裝置采用多光普相機(jī)；

所述多光普相機(jī)適于實(shí)時(shí)識別被監(jiān)控目標(biāo)位置，且實(shí)時(shí)識別被監(jiān)控目標(biāo)位置的方法包括如下步驟：

步驟1：通過多光譜成像系統(tǒng)獲取目標(biāo)區(qū)域的光譜圖像，所述多光譜成像系統(tǒng)所涉及濾光片波長范圍涵蓋可見光波長至紅外波長；

步驟2：提取所述多光譜成像系統(tǒng)任一成像通道的光譜圖像的光譜信息，將所述光譜信息導(dǎo)入至所述多光譜成像系統(tǒng)的光譜信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，完成初步信息篩選；

步驟3：若所述光譜信息匹配失敗，則所述多光譜成像系統(tǒng)中的主控芯片控制進(jìn)行下一幀目標(biāo)區(qū)域光譜圖像的獲取；

步驟4：若所述光譜信息數(shù)據(jù)庫中匹配到對應(yīng)的光譜信息，所述主控芯片自動定位出所述光譜信息在光譜圖像中的位置坐標(biāo)，并根據(jù)所述位置坐標(biāo)，所述主控芯片控制所述多光譜成像系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域的全方位攝像掃描，分別獲得可見光波長及紅外波長尺度下的光譜圖像，并對所述可見光波長及紅外波長尺度下的光譜圖像進(jìn)行圖像融合處理；

步驟5：將所述融合處理后的圖像進(jìn)行非均勻校正。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述主控芯片包括FPGA，所述光譜信息在FPGA的內(nèi)部RAM中進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述步驟4具體包括：

步驟4.1：所述主控芯片自動定位出所述光譜信息在光譜圖像中的位置坐標(biāo)后，確定出匹配成功的所述光譜信息的中心位置，計(jì)算出所述成像系統(tǒng)的成像標(biāo)板與水平方向的夾角，并確定出所述成像標(biāo)板與所述成像系統(tǒng)中的攝像模組之間的偏轉(zhuǎn)角度，所述主控芯片控制所述多光譜成像系統(tǒng)沿著所述偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行分辨率掃描，完成目標(biāo)區(qū)域的全方位攝像掃描；

步驟4.2：在所述多光譜成像系統(tǒng)沿著所述偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行分辨率掃描時(shí)，所述主控芯片通過對可見光波長內(nèi)的光譜信息識別區(qū)域以及紅外波長內(nèi)的光譜信息識別區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動檢測，確定其運(yùn)動軌跡，并完成兩個(gè)運(yùn)動軌跡的擬合，選取尺度變換矩陣，使用該矩陣生成待融合的可見光圖像以及紅外圖像；

步驟4.3：所述主控芯片進(jìn)一步控制FPGA中的圖像融合處理單元對所述可見光圖像以及紅外圖像進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)、去噪、中心配準(zhǔn)、融合以及圖像增強(qiáng)等操作，其中，所述圖像融合處理單元包括DSP，F(xiàn)LASH以及尺度校正存儲器；所述FPGA結(jié)合尺度校正存儲器共同完成紅外圖像的細(xì)節(jié)提取以及輪廓提取，并完成光譜圖像與紅外圖像之間的配準(zhǔn)幾何尺度變換，以及圖像細(xì)節(jié)和輪廓融合；所述DSP連接圖像編碼器，并結(jié)合連接FLASH以及FPGA中的RAM，用于將經(jīng)過處理的數(shù)字視頻信號結(jié)合行、場同步信號合成為模擬視頻信號并進(jìn)行驅(qū)動以便于顯示；

步驟4.4：當(dāng)所述主控芯片控制進(jìn)行所述可見光圖像以及紅外圖像融合時(shí)，所述圖像融合處理單元對所述可見光圖像以及紅外圖像各自分成不重疊的塊，分別計(jì)算其中的信息量，將所述可見光圖像以及紅外圖像使用高斯金字塔分成不同尺度的圖像，所述FPGA在不同尺度提取細(xì)節(jié)特征，并根據(jù)所述信息量特征進(jìn)行加權(quán)評估，最后采用拉普拉斯金字塔進(jìn)行合成，形成新的融合圖像；

步驟4.5：對融合后的圖像進(jìn)行亮度檢測，并與一標(biāo)準(zhǔn)亮度進(jìn)行對比，當(dāng)所述圖像亮度低于所述標(biāo)準(zhǔn)亮度時(shí)，對圖像亮度進(jìn)行處理以達(dá)到適于測試的亮度值；

步驟4.6：對融合后的圖像進(jìn)行圖像去噪，所述圖像去噪僅針對所述光譜信息識別區(qū)域進(jìn)行去噪，以減少所述主控芯片的運(yùn)算消耗；

步驟4.7：采用自適應(yīng)圖像增強(qiáng)技術(shù)對融合后的圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污水處理監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，在所述步驟5中，對所述融合處理后的圖像進(jìn)行非均勻校正方法，其具體包括：

步驟5.1：在所述多光譜成像系統(tǒng)用于目標(biāo)區(qū)域成像前，分別采集所述多光譜成像系統(tǒng)的各個(gè)成像通道的光敏元在各溫度值下的響應(yīng)數(shù)據(jù)，并利用如下公式分別計(jì)算各溫度段的增益系數(shù)G_ij和偏置系數(shù)Q_ij

其中X_ij(H)和X_ij(L)分別是像元(i，j)在高溫和低溫均勻輻射背景下的響應(yīng)，V_H和V_L分別是所述紅外相機(jī)中所有像元的平均輸出；

步驟5.2：所述成像系統(tǒng)的主控芯片將上述各溫度段的增益系數(shù)G_ij和偏置系數(shù)Q_ij實(shí)時(shí)存儲至FPGA內(nèi)部RAM，以備后續(xù)使用；

步驟5.3：在所述步驟4完成后，針對融合后的圖像，利用融合圖像的紋理和邊緣特征對融合圖像中的光譜信息識別區(qū)域進(jìn)行深度識別；

步驟5.4：依據(jù)融合圖像的不同光譜信息分布，將目標(biāo)光譜區(qū)域進(jìn)行圖像分割，形成各個(gè)特征區(qū)域；

步驟5.5：基于FPGA的并行處理能力，分別對所述融合圖像的各個(gè)特征區(qū)域同時(shí)進(jìn)行非均勻校正；針對每一個(gè)特征區(qū)域，所述主控芯片首先計(jì)算所述特征區(qū)域中各點(diǎn)的平均溫度，然后根據(jù)所述平均溫度，從所述FPGA中的RAM中讀取相應(yīng)的校正參數(shù)，并根據(jù)如下公式完成非均勻校正

其中表示均勻輻照度條件下紅外探測器輸出的圖像；

步驟5.6：校正后的融合圖像采用均值濾波法對邊界灰度值進(jìn)行補(bǔ)償。