[發明專利]基于圖像識別的生活污水源頭分離裝置及方法

有效

• 申請號: 201911190906.3
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110991436B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 馬宗方;高偉;宋琳;羅嬋
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06V10/141
• 分類號: G06V10/141;G06V20/40;G06V10/28;G06V10/774;G06V10/80;G06V10/764
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.基于圖像識別的生活污水源頭分離裝置，其特征在于，包括：

視頻圖像采集模塊：所述視頻圖像采集模塊與A/D轉換模塊連接，用以收集和獲取污水的視頻圖像；

光源照明模塊：所述的光源照明模塊用來照亮污水源頭口，克服環境帶來的干擾，為后續圖像處理提供有力的條件；

A/D轉換模塊：所述A/D轉換模塊分別與視頻圖像采集模塊、視頻圖像壓縮處理模塊連接，使用視頻解碼芯片將收集到的圖像模擬信號進行數字化，即模擬信號轉化為數字信號，有利于DSP處理器進行端口處理；

視頻圖像壓縮處理模塊：所述的視頻圖像壓縮處理模塊分別與A/D轉換模塊、DSP處理器連接，用于將A/D轉換產生大量的數字視頻圖像數據進行壓縮，同時還用于為DSP處理圖像進一步提供了存儲空間；

主機接口模塊：所述的主機接口模塊與DSP處理器連接，用于直接訪問CPU的存儲器空間，另外，還用于訪問外圍設備的存儲；

電源模塊：所述的電源模塊分別與DSP處理器、視頻圖像采集、分離模塊連接，用于提供了+5V的外部輸入電壓供電給DSP處理器、視頻圖像采集模塊和分離模塊；

數據存儲卡：所述的數據存儲卡與DSP處理器連接，用于存儲視頻圖像數據和算法程序，還用于存儲預設值的黑白閾值；

圖像處理算法模塊：所述的圖像處理算法模塊與DSP處理器連接，用于實現對清水和污水圖像的準確識別；

復位電路：所述的復位電路與DSP處理器連接，用于將器件狀態出初始化為空狀態；

置位電路：所述的置位電路與DSP處理器連接，用于將器件的邏輯值轉化為特定的值；

自舉電路：所述的自舉電路與DSP處理器連接，用于將自舉升壓二極管，自舉升壓電容使用電容放電和電源電壓疊加，從而使電壓升高；

DSP處理器：所述的DSP處理器位于分離裝置的上面，分別與視頻圖像壓縮處理模塊、主機接口模塊、電源模塊、數據存儲卡、圖像處理算法模塊、復位電路、置位電路、自舉電路；用于接收視頻圖像壓縮處理模塊所傳來的數據，并將數據轉發給圖像處理算法模塊進行處理，根據要求將DSP處理器得到的0和1數字信號進行定義，0為低電平即清水圖像信號，1為高電平即污水圖像信號；

分離模塊：所述的分離模塊位于分離裝置的下面，分別與清水管道和污水管道連接，清水管道：設置一端與排放污水源頭相連通，另一端與城市污水管相連通，用來排放生活污水中較干凈的污水；污水管道：設置一端與排放污水源頭相連通，另一端與設置的污水池相連通，污水池用于排放糞便。

2.根據權利要求1所述的基于圖像識別的生活污水源頭分離裝置，其特征在于，所述的圖像處理算法模塊包括視頻圖像采集模塊、圖像增強模塊、圖像灰度化模塊和圖像二值化模塊；

圖像增強模塊：在圖像處理算法模塊內部，與污水的視頻圖像連接，用于接收污水圖像，用圖像處理的方法將之前攝像頭拍攝的圖像進行增強，強調源頭口污水的圖像特征，提高圖像中污水顏色亮度，抑制管道口周圍的環境特征，擴大之間的差別，改善圖像的質量，加強識別效果；

圖像灰度化模塊：在圖像處理算法模塊內部，與圖像增強模塊連接，用于接收增強后的污水圖像，并對污水圖像執行灰度化處理，以獲得灰度化的污水圖像；

圖像二值化模塊：在圖像處理算法模塊內部，與圖像灰度化模塊連接，將灰度圖像的每一個像素的灰度值與預設置的黑白閾值分別比較，當像素的灰度值大于預設置黑白閾值時，將像素記為白色像素，當像素的灰度值小于預設置黑白閾值時，將像素記為黑色像素，從而獲得二值化圖像。

3.基于圖像識別的生活污水源頭分離方法，其特征在于，包括以下步驟；

圖像分類識別模塊：在圖像處理算法模塊內部，與圖像二值化模塊和圖像采集模塊連接，將污水和清水的視頻轉化為圖像序列幀，共得到污水1000個樣本，清水1000個樣本，其中選擇清水作為正樣本，污水作為負樣本，樣本經預處理后在訓練分類器SVM，應用SVM進行分類的步驟如下：

步驟1用污水樣本和清水樣本作為訓練集，接著以污水樣本和清水樣本的多特征用來分類；

步驟2用SVM分類器訓練從而得到分類模板；

步驟3通過模板對待分類污水和清水圖像進行分類。