水体富营养化检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器视觉图像分析领域，揭露一种水体富营养化检测方法及装置，该方法包括：获取待检测水体区域星图，将星图进行辐射定标处理，得到辐射定标图像，并进行大气校正，得到大气校正图像；提取大气校正图像中的光谱数据，对光谱数据进行归一化处理、平滑处理、基线校正，得到校正光谱数据；提取目标光谱数据，构建光谱分析模型，查询待检测水体区域的历史光谱数据，将校正光谱数据和历史光谱数据输入光谱分析模型中，以通过光谱分析模型分析待检测水体区域的水体元素浓度；根据水体元素浓度，计算待检测水体区域的水体富营养化评分，根据水体富营养化评分，生成待检测水体区域的富营养化检测报告。本发明专利技术可以提高水体富营养化检测的准确性。测的准确性。测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
水体富营养化检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及机器视觉图像分析领域，尤其涉及一种水体富营养化检测方法及装置。

技术介绍

[0002]水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河湖、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。
[0003]目前，对于水体富营养化的检测方法一般基于单指标检测法，通过采集水样，对水样的成分分析从而判断水体中某类营养物质是否超标，然而通过这样的方法检测水体的富营养化比较依赖于人工，由于依靠人工无法对水域进行全局分析，导致在检测水域的水体富营养化的结果不够全面，从而使得水域的富营养化检测不够准确。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水体富营养化检测方法及装置，能够提高水体富营养化检测的准确性。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种水体富营养化检测方法，包括：
[0006]获取待检测水体区域的水体星图，将所述水体星图进行辐射定标处理，得到辐射定标图像，将所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像；
[0007]提取所述大气校正图像中的光谱数据，对所述光谱数据进行归一化处理，得到归一光谱数据，对所述归一光谱数据进行平滑处理，得到平滑光谱数据，将所述平滑光谱数据进行基线校正，得到校正光谱数据；
[0008]提取所述校正光谱数据的目标光谱数据，构建所述目标光谱数据的光谱分析模型，查询所述待检测水体区域的历史光谱数据，并将所述校正光谱数据和所述历史光谱数据输入至所述光谱分析模型中，以通过所述光谱分析模型分析所述待检测水体区域的水体元素浓度；
[0009]根据所述水体元素浓度，计算所述待检测水体区域的水体富营养化评分，并根据所述水体富营养化评分，生成所述待检测水体区域的富营养化检测报告。
[0010]在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述水体星图进行辐射定标处理，得到辐射定标图像，包括：
[0011]提取所述水体星图中的目标点，计算所述目标点的回波能量，根据所述回波能量，利用下述公式计算所述水体星图的辐射定标常数：
[0012][0013]其中，E表示辐射定标常数，p表示水体星图的回波能量，σ表示水体星图的辐射面积，α表示水体星图的辐射角度；
[0014]根据所述辐射定标常数，对所述水体星图进行辐射定标，得到辐射定标图像。
[0015]在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像，包括：
[0016]利用下述公式计算所述辐射定标图像的水面反射率：
[0017][0018]其中，S表示辐射定标图像的水面反射率，S
c
表示辐射定标图像的水面辐射亮度，r表示辐射定标图像的水面反射的涅菲尔反射系数，Q
c
表示水体星图拍摄环境中空气漫广辐射亮度，T
B
表示水面反射率的标准值T
S
表示水面反射率的参考值；
[0019]根据所述水面反射率，确定所述辐射定标图像的反射参数，构建所述辐射定标图像的大气校正程序；
[0020]将所述反射参数输入至所述大气校正程序中，以通过所述大气校正程序对所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像。
[0021]在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述光谱数据进行归一化处理，得到归一光谱数据，包括：
[0022]将所述光谱数据进行线性变换，得到线性变换数据；
[0023]将所述线性变换数据进行数据缩放，得到缩放数据；
[0024]将所述缩放数据输入至预构建的数字区间中，得到归一光谱数据。
[0025]在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述归一光谱数据进行平滑处理，得到平滑光谱数据，包括：
[0026]将所述归一光谱数据进行向量转化，得到向量转化数据，将所述向量转化数据按照向量大小进行排序，得到序列数据；
[0027]构建所述序列数据的二维坐标，并将所述序列数据按照升序输入至所述二维坐标中，得到初始坐标点；
[0028]将所述初始坐标点进行中值替换，得到中值坐标点，对所述中值坐标点进行反向编译，得到平滑光谱数据。
[0029]在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述平滑光谱数据进行基线校正，得到校正光谱数据，包括：
[0030]构建所述平滑光谱数据的光谱线形图，提取所述平滑光谱数据中的光谱值；
[0031]根据所述光谱值，在所述光谱线形图中绘制所述平滑光谱数据中的色谱线；
[0032]计算所述光谱值的方差，并根据所述方差对所述色谱线进行校正，得到基线校正光谱数据。
[0033]在第一方面的一种可能实现方式中，所述构建所述目标光谱数据的光谱分析模型，包括：
[0034]构建所述目标光谱数据的初始分析模型；
[0035]在所述初始分析模型中植入模型激活函数，以通过所述模型激活函数激活所述初始分析模型，得到光谱分析模型。
[0036]在第一方面的一种可能实现方式中，所述将所述校正光谱数据和所述历史光谱数
据输入至所述光谱分析模型中，以通过所述光谱分析模型分析所述待检测水体区域的水体元素浓度，包括：
[0037]查询所述历史光谱数据中光谱所对应的历史元素浓度，生成所述历史光谱数据对应的光谱参数及所述历史元素浓度对应的元素参数；
[0038]通过所述光谱分析模型对所述光谱参数及所述元素参数进行算法验证，得到初始元素算法；
[0039]对所述初始元素算法进行拟合运算；
[0040]在所述拟合运算的拟合值不符合预设值时调整算法参数；
[0041]当所述拟合值符合预设值，得到目标元素算法；
[0042]通过所述光谱分析模型运行所述目标元素算法实行对所述待检测水体区域水体元素浓度的计算，得到所述待检测水体区域的水体元素浓度。
[0043]第二方面，本专利技术提供了一种水体富营养化检测装置，所述装置包括：
[0044]图像矫正模块，用于获取待检测水体区域的水体星图，将所述水体星图进行辐射定标处理，得到辐射定标图像，将所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像；
[0045]光谱矫正模块，用于提取所述大气校正图像中的光谱数据，对所述光谱数据进行归一化处理，得到归一光谱数据，对所述归一光谱数据进行平滑处理，得到平滑光谱数据，将所述平滑光谱数据进行基线校正，得到校正光谱数据；
[0046]浓度检测模块，用于提取所述校正光谱数据的目标光谱数据，构建所述目标光谱数据的光谱分析模型，查询所述待检测水体区域的历史光谱数据，并将所述校正光谱数据和所述历史光谱数据输入至所述光谱分析模型中，以通过所述光谱分析模型分析所述待检测水体区域的水体元素浓度；
[0047]检测报告模块，用于根据所述水体元素浓度，计算所述待检测水体区域的水体富营养化评分，并根据所述水体富营养化评分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水体富营养化检测方法，其特征在于，所述方法包括：获取待检测水体区域的水体星图，将所述水体星图进行辐射定标处理，得到辐射定标图像，将所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像；提取所述大气校正图像中的光谱数据，对所述光谱数据进行归一化处理，得到归一光谱数据，对所述归一光谱数据进行平滑处理，得到平滑光谱数据，将所述平滑光谱数据进行基线校正，得到校正光谱数据；提取所述校正光谱数据的目标光谱数据，构建所述目标光谱数据的光谱分析模型，查询所述待检测水体区域的历史光谱数据，并将所述校正光谱数据和所述历史光谱数据输入至所述光谱分析模型中，以通过所述光谱分析模型分析所述待检测水体区域的水体元素浓度；根据所述水体元素浓度，计算所述待检测水体区域的水体富营养化评分，并根据所述水体富营养化评分，生成所述待检测水体区域的富营养化检测报告。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述水体星图进行辐射定标处理，得到辐射定标图像，包括：提取所述水体星图中的目标点，计算所述目标点的回波能量，根据所述回波能量，利用下述公式计算所述水体星图的辐射定标常数：其中，E表示辐射定标常数，p表示水体星图的回波能量，σ表示水体星图的辐射面积，α表示水体星图的辐射角度；根据所述辐射定标常数，对所述水体星图进行辐射定标，得到辐射定标图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像，包括：利用下述公式计算所述辐射定标图像的水面反射率：其中，S表示辐射定标图像的水面反射率，S
c
表示辐射定标图像的水面辐射亮度，r表示辐射定标图像的水面反射的涅菲尔反射系数，Q
c
表示水体星图拍摄环境中空气漫广辐射亮度，T
B
表示水面反射率的标准值T
S
表示水面反射率的参考值；根据所述水面反射率，确定所述辐射定标图像的反射参数，构建所述辐射定标图像的大气校正程序；将所述反射参数输入至所述大气校正程序中，以通过所述大气校正程序对所述辐射定标图像进行大气校正，得到大气校正图像。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述光谱数据进行归一化处理，得到归一光谱数据，包括：将所述光谱数据进行线性变换，得到线性变换数据；将所述线性变换数据进行数据缩放，得到缩放数据；将所述缩放数据输入至预构建的数字区间中，得到归一光谱数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述归一光谱数据进行平滑处理，得到平滑光谱数据，包括：将所述归一光谱数据进行向量转化，得到向量转化数据，将所述向量转化数据按照向量大小进行排序，得到序列数据；构建所述序列数据的二维坐标，并将所述序列数据按照升序输入至所述二维坐标中，得到初始坐标点；将所述初始坐标点进行中值替换，得到中值坐标点，对所述中值坐标点进行反向编译，得到平滑光谱数据。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭志吾，邓先明，
申请(专利权)人：深圳市中科云驰环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：