一种识别微塑料的方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种识别微塑料的方法、装置和存储介质，该方法包括：S1，将微塑料图片分解成第一颜色通道、第二颜色通道和第三颜色通道，获得与各通道对应的灰度图；S2，分别对各灰度图进行图像积分，获得对应的积分图像；S3，分别对积分图像进行局部区域计算，获得对应的均值图像；S4，分别将灰度图与对应的均值图像进行比较，获得与灰度图对应的二值图；S5，分别对各二值图进行图像开运算，获得经过图像开运算后的对应二值图；S6，对与各通道对应的、经过图像开运算后的各二值图进行逻辑与运算，并根据逻辑与运算的结果矩阵来识别微塑料图片中存在的微塑料。本发明专利技术的技术方案避免了人工识别的主观性，可以可靠、高效地实现对微塑料进行识别。识别。识别。

【技术实现步骤摘要】
一种识别微塑料的方法、装置和存储介质


[0001]本专利技术涉及海洋环境监测领域，具体涉及一种识别微塑料的方法、装置和存储介质。

技术介绍

[0002]自20世纪20年代，研究人员开始关注微塑料。普遍采用的微塑料的定义为：粒径大小小于5mm的塑料碎片。迄今为止，在太平洋、印度洋、大西洋、极地和深海都发现了微塑料垃圾的存在。微塑料的影响范围广泛，引发的环境问题越来越突出。微塑料不仅影响藻类的光合作用，也能引起水生生物消化系统、呼吸系统、生殖系统等器官的物理损坏，还能吸附环境持久性有机污染物和有机重金属、释放自身携带或吸附的有毒物质，引起更严重的化学毒理伤害。
[0003]由于我国东南沿海地区人口密集高、经济活动频繁、近岸洋流稳定等因素，在我国近岸海域沙滩、海水表层、海底沉积物、贝类生物体甚至海盐中都大量检出微塑料的存在，且平均密度总体上比其他国家和地区的研究结果高。针对这些问题，近期生态环境部发布了《生态环境监测规划纲要(2020
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2035年)》，着重强调应加强海洋微塑料监测，加快形成相关领域监测支撑能力，为国际履约谈判和全球新兴环境问题治理提供支撑。
[0004]由于微塑料的物理特性(大小、形状、密度、颜色)以及化学组分等差异，不同类型微塑料在不同环境中流动过程(输入、输出和存留)的时间均不相同，这使得微塑料监测变成一大难题。目前，对微塑料的分析方法主要有目视分析法、光谱法(如傅立叶变换红外光谱法和拉曼光谱法)、热分析法以及其他分析方法等(如质谱法以及扫描电子显微镜
‑r/>能谱仪联用法)。其中，红外光谱及Raman光谱分析，由于具有无破坏性、低样品量测试、高通量筛选以及所获取的结构信息互补等特点，成为检测和鉴别微塑料的主要分析技术。
[0005]目前，实验室中在统计微塑料个体、粒径大小以及浓度方面通常采用目视分析法。一般的流程是将现场采集的样品，采用人工的方式简单分类至不同的器皿中，利用显微成像获取微塑料照片，并人工计算微塑料个体，量取粒径大小，统计粒径面积并获取水体中微塑料浓度。实验室工作繁多，流程繁琐带来了巨大的工作量。由于微塑料形态大小差异巨大，建立起相对统一、规范的微塑料采样和分析以及操作规程，创新和改进计数统计、类型鉴定等微塑料定量研究的实现方法和技术手段，最终提高研究工作效率是一项急需解决的工作任务。

技术实现思路

[0006]为克服如上所述的技术问题，本专利技术的实施例提供了一种识别微塑料的方法，包括如下步骤：
[0007]S1，将微塑料图片分解成第一颜色通道、第二颜色通道和第三颜色通道，获得与所述第一颜色通道对应的第一灰度图、与所述第二颜色通道对应的第二灰度图和与所述第三颜色通道对应的第三灰度图；
[0008]S2，分别对所述第一灰度图、第二灰度图和第三灰度图进行图像积分，获得对应的第一积分图像、第二积分图像和第三积分图像；
[0009]S3，分别对所述第一积分图像、第二积分图像和第三积分图像进行局部区域计算，获得对应的第一均值图像、第二均值图像和第三均值图像；
[0010]S4，分别将所述第一灰度图与所述第一均值图像、所述第二灰度图与第二均值图像、所述第三灰度图与所述第三均值图像进行比较，获得与所述第一灰度图对应的第一二值图、与所述第二灰度图对应的第二二值图、与所述第三灰度图对应的第三二值图；
[0011]S5，分别对所述第一二值图、第二二值图和第三二值图进行预定次数的图像开运算，获得对应的第四二值图、第五二值图和第六二值图；
[0012]S6，对所述第四二值图、第五二值图和第六二值图进行逻辑与运算，并根据逻辑与运算的结果矩阵来识别所述微塑料图片中存在的微塑料。
[0013]进一步地，其中，在所述步骤S6之后还包括：
[0014]S7，对所述逻辑与运算的结果矩阵进行连通域标记，将识别出的所述微塑料分割成不同的微塑料个体，其中将具有相同连通域标记符的像素确定为属于一个微塑料个体，不同的微塑料个体具有不同的连通域标记符。
[0015]进一步地，其中，在所述步骤S7之后还包括：根据不同的连通域标记符的个数，确定所述微塑料图片中存在的微塑料的个数。
[0016]进一步地，其中，在所述步骤S7之后还包括：对于所述不同的微塑料个体中的任何一个微塑料个体，根据所述微塑料个体所对应的像素点在所述第一灰度图、所述第二灰度图和所述第三灰度图中的灰度值，计算所述微塑料个体所对应的像素点的灰度平均值，所述灰度平均值代表所述微塑料个体的颜色。
[0017]进一步地，其中，在所述步骤S7之后还包括：对于所述不同的微塑料个体中的任何一个微塑料个体，根据同一连通域标记符所包含的像素点个数，确定所述微塑料个体所包含的像素点个数count，并根据如下公式来确定所述微塑料个体的面积，
[0018]A＝count
×
r
×
r
[0019]其中，r为所述微塑料图片的观测分辨率。
[0020]进一步地，其中，在所述步骤S7之后还包括：对于所述不同的微塑料个体中的任何一个微塑料个体，利用索贝尔算子对所述微塑料个体进行边缘检测，并利用椭圆拟合来获得所述微塑料个体的长轴和/或短轴。
[0021]进一步地，其中，所述步骤S4根据如下公式来确定所述第一二值图、第二二值图和第三二值图中相应二值化图像矩阵的各像素值b：
[0022][0023]其中，t为小于100大于0的预定值，g(i，j)为原始像素点(i，j)在所述第一灰度图、第二灰度图或第三灰度图中的对应的像素值，i，j为自然数，为所述原始像素点(i，j)在所述第一均值图、第二均值图或第三均值图中对应的像素值。
[0024]进一步地，其中，在所述步骤S6中，将所述逻辑与运算的结果矩阵中值为0的像素
点识别为微塑料，将值为1的像素点识别为不是微塑料。
[0025]进一步地，其中，第一颜色通道为红色通道、第二颜色通道为绿色通道和第三颜色通道为蓝色通道。
[0026]另一方面，提供了一种识别微塑料的装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如上文所述的识别微塑料的方法。
[0027]又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器执行以实现如上文所述的识别微塑料的方法。
[0028]本专利技术的利用图像处理方法来识别微塑料的技术方案，可以在研究人员获取微塑料图片之后，不需要人机交互，以三色灰度图为基础自动、可靠、高效地识别出图片中存在的微塑料。该方案简单易行，减少了依靠人工识别微塑料的主观性，识别结果精确、可靠，且与传统目视法相比，该方法具有自动化、精确化和快速性等优点，可广泛应用于微塑料监测研究。且本专利技术进一步的方案可以识别出图片中微塑料的个数、颜色、面积、和/或微塑料体的长轴和/或短轴等形态信息，从而可以根据需要至少从颜色、面积、形态、大小四个角度共同构建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种识别微塑料的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将微塑料图片分解成第一颜色通道、第二颜色通道和第三颜色通道，获得与所述第一颜色通道对应的第一灰度图、与所述第二颜色通道对应的第二灰度图和与所述第三颜色通道对应的第三灰度图；S2，分别对所述第一灰度图、第二灰度图和第三灰度图进行图像积分，获得对应的第一积分图像、第二积分图像和第三积分图像；S3，分别对所述第一积分图像、第二积分图像和第三积分图像进行局部区域计算，获得对应的第一均值图像、第二均值图像和第三均值图像；S4，分别将所述第一灰度图与所述第一均值图像、所述第二灰度图与第二均值图像、所述第三灰度图与所述第三均值图像进行比较，获得与所述第一灰度图对应的第一二值图、与所述第二灰度图对应的第二二值图、与所述第三灰度图对应的第三二值图；S5，分别对所述第一二值图、第二二值图和第三二值图进行预定次数的图像开运算，获得对应的第四二值图、第五二值图和第六二值图；S6，对所述第四二值图、第五二值图和第六二值图进行逻辑与运算，并根据逻辑与运算的结果矩阵来识别所述微塑料图片中存在的微塑料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S6之后还包括：S7，对所述逻辑与运算的结果矩阵进行连通域标记，将识别出的所述微塑料分割成不同的微塑料个体，其中将具有相同连通域标记符的像素确定为属于一个微塑料个体，不同的微塑料个体具有不同的连通域标记符。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S7之后还包括：根据不同的连通域标记符个数，确定所述微塑料图片中存在的微塑料的个数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述步骤S7之后还包括：对于所述不同的微塑料个体中的任何一个微塑料个体，根据所述微塑料个体所对应的像素点在所述第一灰度图、所述第二灰度图和所述第三灰度图中的灰度值，计算所述微塑料个体所对应的像素点的灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维波，靖春生，林辉，潘钟，王福利，
申请(专利权)人：厦门斯特福科技有限公司，
类型：发明
国别省市：