[發(fā)明專利]一種基于高光譜的水質(zhì)測定方法及設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110526050.3
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN113310909B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳雪;宋雪述;宋志華;陳發(fā)杰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東深藍(lán)智譜數(shù)字科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/25
• 分類號(hào): G01N21/25;G06V20/10;G06V20/68;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 濟(jì)南千慧專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37232
• 代理人: 種道北

本申請公開了一種基于高光譜的水質(zhì)測定方法及設(shè)備，包括：通過預(yù)先設(shè)置在水田不同位置的高光譜儀，得到多個(gè)局部高光譜圖像；將多個(gè)布局高光譜圖像進(jìn)行拼合，得到整體高光譜圖像；通過識(shí)別模型對(duì)所述高光譜圖像進(jìn)行識(shí)別，得到非水體目標(biāo)；根據(jù)非水體目標(biāo)對(duì)所述高光譜圖像進(jìn)行處理，并確定處理后的整體高光譜圖像中，亮度不符合預(yù)設(shè)要求的特殊波段；根據(jù)特殊波段確定對(duì)應(yīng)的待檢測水田位置；調(diào)用光譜檢測儀對(duì)待檢測水田位置進(jìn)行水質(zhì)檢測，獲取待檢測水田位置處的第一水體檢測結(jié)果。通過本申請?zhí)岢龅姆椒霸O(shè)備能夠帶來如下有益效果：提高了檢測頻率，降低了檢測成本，針對(duì)水田這一特殊的水體模型，實(shí)現(xiàn)了更加精確的水質(zhì)檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及高光譜檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于高光譜的水質(zhì)測定方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

水田因水量供應(yīng)充足而聞名，生長于水田中的農(nóng)作物長期浸泡于水中，為了防止農(nóng)產(chǎn)品土壤和地下水的污染，保障人體健康，維護(hù)生態(tài)平衡，水田中的水需要符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)水田中的水質(zhì)檢測，傳統(tǒng)方式需要將檢測水樣本帶回實(shí)驗(yàn)室，檢測過程繁瑣，特別是當(dāng)水田面積較大時(shí)，需要消耗大量的人力在不同位置采集樣本，操作過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且檢測時(shí)間周期長，難以滿足對(duì)水田進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的需求。

此外，通過衛(wèi)星遙感的方式對(duì)水田進(jìn)行水質(zhì)檢測，不僅成本較高，且由于水田中農(nóng)作物、水草以及各種生物的影響，只能獲得較粗略的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，難以測量某些需要精確測量的水質(zhì)參數(shù)，而且遙感檢測對(duì)天氣狀況和光照度都有較高的要求，在某些特殊天氣情況下無法進(jìn)行水質(zhì)檢測。然而，若直接采用光譜檢測儀對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測，則只能獲取小范圍內(nèi)的水質(zhì)參數(shù)，難以掌握水田的整體水質(zhì)情況。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本申請?zhí)岢隽艘环N基于高光譜的水質(zhì)測定方法及設(shè)備，包括：

第一方面，本申請?zhí)岢隽艘环N基于高光譜的水質(zhì)測定方法，包括：通過預(yù)先設(shè)置在水田不同位置的高光譜儀，得到多個(gè)局部高光譜圖像；將所述多個(gè)布局高光譜圖像進(jìn)行拼合，得到所述水田對(duì)應(yīng)的整體高光譜圖像；通過識(shí)別模型對(duì)所述整體高光譜圖像進(jìn)行識(shí)別，得到所述整體高光譜圖像中的非水體目標(biāo)，所述非水體目標(biāo)至少包括以下一種：農(nóng)作物、水草、生物；根據(jù)所述非水體目標(biāo)對(duì)所述整體高光譜圖像進(jìn)行處理，并確定所述處理后的整體高光譜圖像中，亮度不符合預(yù)設(shè)要求的特殊波段；根據(jù)所述特殊波段確定對(duì)應(yīng)的待檢測水田位置；調(diào)用光譜檢測儀對(duì)所述待檢測水田位置進(jìn)行水質(zhì)檢測，獲取所述待檢測水田位置處的第一水體檢測結(jié)果。

在一個(gè)示例中，通過識(shí)別模型對(duì)所述整體高光譜圖像進(jìn)行識(shí)別，得到所述整體高光譜圖像中的非水體目標(biāo)之后，所述方法還包括：根據(jù)所述非水體目標(biāo)對(duì)應(yīng)的非水體參數(shù)反演水質(zhì)參數(shù)，并根據(jù)所述水質(zhì)參數(shù)構(gòu)建水體檢測模型，并根據(jù)所述水體檢測模型得到第二水體檢測結(jié)果。

在一個(gè)示例中，根據(jù)所述非水體目標(biāo)對(duì)應(yīng)的非水體參數(shù)反演水質(zhì)參數(shù)，并根據(jù)所述水質(zhì)參數(shù)構(gòu)建水體檢測模型，并根據(jù)所述水體檢測模型得到第二水體檢測結(jié)果，具體包括：確定所述非水體目標(biāo)對(duì)應(yīng)的非水體參數(shù)，其中，所述農(nóng)作物對(duì)應(yīng)的非水體參數(shù)至少包括：農(nóng)作物類型、當(dāng)前季節(jié)的農(nóng)作物理論生長狀況、農(nóng)作物的實(shí)際生長狀況；所述水草對(duì)應(yīng)的非水體參數(shù)至少包括：水草類型、水草密度、水草實(shí)際生長狀況；所述生物對(duì)應(yīng)的非水體參數(shù)至少包括：生物類型、生物大小、生物體溫；根據(jù)所述非水體參數(shù)反演得到所述水田的水質(zhì)參數(shù)，所述水質(zhì)參數(shù)至少包括：需氧量、總磷量、總氮量、溶解氧含量、氨氮量、懸浮物濃度、濁度、總有機(jī)碳量、重金屬量、揮發(fā)性有機(jī)污染物量、葉綠素含量、藍(lán)綠藻含量；根據(jù)所述水質(zhì)參數(shù)構(gòu)建水體檢測模型，并將所述整體高光譜圖像輸入至所述水體檢測模型，得到第二水體檢測結(jié)果，所述第二水體檢測結(jié)果至少包括：所述水田中低于所述水質(zhì)參數(shù)的項(xiàng)目、所述水田中高于所述水質(zhì)參數(shù)的項(xiàng)目、所述水田中的正常水質(zhì)參數(shù)。

在一個(gè)示例中，通過預(yù)先設(shè)置在水田不同位置的高光譜儀，得到多個(gè)局部高光譜圖像之前，所述方法還包括：判斷水田當(dāng)前光照度是否小于指定亮度值；若小于所述指定亮度值，則開啟設(shè)置于所述水田不同位置處的寬譜光源。