【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像识别，更具体地，涉及一种污泥沉降自动识别方法。
技术介绍
1、随着。近年来，城市和工业的飞速发展，导致大量氮磷营养物质的排放，使自然和城市水体水质严重恶化。污水处理厂的稳定可靠运行越发受到重视。污泥沉降比——sv30指曝气池混合液在量筒内静止沉降30分钟后污泥所占的百分体积。是现场监测活性污泥系统运行状况最简易、有效的方法，对整个活性污泥系统运行状况的判断具有重要参考价值。
2、sv30的测定过程虽然看似简单，但在实际生产中，通常采用人工取样、等待30min后肉眼观测，每日测样2～4次，时间长，操作繁琐，且大多只观测30min后的沉降结果。但污泥沉降过程可分为完全混合状态、初期絮凝状态、自由沉淀状态、集团沉淀状态、压缩沉淀状态等几个阶段，30min的沉降过程可以一定程度上代表活性污泥在二沉池的沉降过程，因此通过观察整个沉降过程可以及时获取一些有用的故障信息。
3、关于sv30的测定，现行主流方案是取出泥水混合物倒入量筒，在实验室静置，在5分钟和30分钟两个时刻读取污泥沉降刻度读数。该方法存在以下问题：
4、第一、人工判别可能存在误判。泥水取样到进入实验室量桶中消耗了一定时间，污泥性质已经发生变化；实验人员读取刻度值的时间点并不精确在第5分钟和第30分钟，通常有十几秒的误差所以读取的刻度点不绝对准确；
5、第二、实验室工作人员专业要求高，需要专门培训，人工判别对人力资源浪费严重；实验工作人员需要静坐30分钟，并且精神高度集中在指定时间点读取污泥沉降刻度，对人工是一种
6、第三、实验工作人员无法连续24小时不间断工作；
7、第四、常规机器视觉方法读数，由于相机视角问题，不是平视刻度线，读数有误差；光场分布干扰造成泥水分隔面检测误差。
8、因此，有必要研究一种能够节省人力消耗、自动监测污泥沉降的全过程，以及时、准确了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种污泥沉降自动识别方法，以节省人力消耗、自动监测污泥沉降的全过程，及时、准确了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数。
2、本专利技术提供了一种污泥沉降自动识别方法，包括：
3、s1，将待测量筒图与标定好的量筒模板图进行特征匹配，以提取并校准所述待测量筒图的量筒区域；
4、s2，将提取的量筒区域图进行预处理，以消除光照干扰；
5、s3，采用基于统计查找跳变的方法获取所述量筒区域的泥水分割线，根据水面和所述泥水分割线的位置关系计算沉降比。
6、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
7、可选的，步骤s1之前，还包括，构建并标定量筒模板图，具体包括：
8、拍摄基于量筒正视角的背景图，所述背景图为正常光照下包含量筒的设备图；
9、根据量筒尺寸选取所述背景图中的量筒区域，所述背景图中的量筒区域为包含量筒外轮廓且不含多余信息的矩形区域；
10、识别所述背景图中的刻度线，标定所述刻度线上各个刻度点的位置。
11、可选的，步骤s1，包括：
12、s101，分别检测待测量筒图和量筒模板图的surf特征点，利用特征匹配算法完成待测量筒图和量筒模板图之间的surf特征点匹配，得到若干匹配点对；
13、s102，根据所述匹配点对计算量筒模板图到待测量筒图之间的透视变换矩阵h，根据量筒模板图中量筒区域以及所述透视变换矩阵h计算所述待测量筒图中的量筒区域；
14、s103，根据所述透视变换矩阵h计算待测量筒图到量筒模板图的透视变换矩阵h_inv，所述透视变换矩阵h_inv为所述透视变换矩阵h的逆矩阵，根据所述透视变换矩阵h_inv将所述测量筒图的视角校准到与所述量筒模板图的视角一致。
15、可选的，步骤s101中，所述分别检测待测量筒图和量筒模板图的surf特征点，包括：
16、对待测量筒图和量筒模板图分别构造hessian矩阵，采用盒状滤波器近似代替高斯二阶微分算子得到hessian矩阵的行列式；
17、构造高斯金字塔尺度空间，将尺度空间分为若干阶，每一阶存储不同尺寸的方框滤波，对输入图像进行滤波后得到模糊程度不同的特征图片；
18、将特征图片中经过hessian矩阵处理过的每个像素点与其3维领域预设的若干个点进行比较，若被比较的像素点为最大值或最小值，则将被比较的像素点保留作为初步的特征点；对全部初步的特征点采用3维线性插值法以得到亚像素级的特征点，并筛除小于像素点阈值的特征点，增加极值以减少检测到的特征点数量，以保留少量特征较强的特征点；
19、统计特征点领域内的harr小波特征，以确定保留的特征点主方向；
20、根据特征点的harr小波特征构造特征点描述子。
21、可选的，步骤s101中，所述利用特征匹配算法完成待测量筒图和量筒模板图之间的surf特征点匹配，得到若干匹配点对，包括：
22、通过hessian矩阵的迹判断所述待测量筒图和量筒模板图的特征点的对比度是否相同；
23、若将所述待测量筒图和量筒模板图中其中一个作为待测图像、另一个作为参考图像，对于所述待测量筒图和量筒模板图中对比度相同的特征点，分别计算待测图像中任一特征点到参考图像上所有特征点的欧氏距离，得到距离集合；
24、从所述距离集合中筛选最小欧氏距离和次最小欧式距离，若满足最小欧氏距离和次最小欧式距离的比值小于距离比值阈值时，认为待测图像中的当前特征点与参考图像中对应最小欧氏距离的特征点是匹配的；否则参考图像中没有特征点与待测图像中的当前特征点相匹配；
25、遍历所述待测量筒图和量筒模板图中对比度相同的全部特征点，得到全部匹配点对。
26、可选的，步骤s102，还包括：
27、按照预设尺寸，将所述待测量筒图分割为多个待测量筒子图，并记录各个待测量筒子图的平移量；
28、采用多线程并行计算的方式，将各个待测量筒子图分别和所述量筒模板图进行匹配；
29、根据各个待测量筒子图的平移量，将全部线程的计算结果拼接，得到所述待测量筒图和量筒模板图的最终匹配结果。
30、可选的，步骤s2，包括：
31、s201，根据所述量筒模板图的光场分布修正所述待测量筒图的光场分布；
32、s202，利用所述量筒模板图的刻度点制作图像掩码，通过图像掩码取出所述待测量筒图中量筒的中间区域图；
33、s203，对量筒的中间区域图进行亮度检测，对亮度异常的图像进行gamma校正；
34、s204，对亮度校正后的量筒中间区域图，进行图像增强。
35、可选的，步骤s201，包括：
36、利用建模时拍摄的背景图，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S1之前，还包括，构建并标定量筒模板图，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S1，包括：
4.根据权利要求3所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S101中，所述分别检测待测量筒图和量筒模板图的SURF特征点，包括：
5.根据权利要求4所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S101中，所述利用特征匹配算法完成待测量筒图和量筒模板图之间的SURF特征点匹配，得到若干匹配点对，包括：
6.根据权利要求3所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S102，还包括：
7.根据权利要求4～6任一项所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S2，包括：
8.根据权利要求7所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S201，包括：
9.根据权利要求7或8所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S
10.根据权利要求9所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据水面和所述泥水分割线的位置关系计算沉降比，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤s1之前，还包括，构建并标定量筒模板图，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤s1，包括：
4.根据权利要求3所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤s101中，所述分别检测待测量筒图和量筒模板图的surf特征点，包括：
5.根据权利要求4所述的一种污泥沉降自动识别方法，其特征在于，步骤s101中，所述利用特征匹配算法完成待测量筒图和量筒模板图之间的surf特征点匹配，得到若干匹配点对，...
【专利技术属性】
技术研发人员：程雷鸣，章诗璐，蔡越，龙程理，
申请(专利权)人：中国市政工程中南设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。