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专利号: 2023115752791
申请人: 山东省济宁生态环境监测中心(山东省南四湖东平湖流域生态环境监测中心)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:

采集土壤表面图像并灰度化处理得到土壤表面灰度图像,并获取土壤表面图像的G通道;

将土壤表面灰度图像进行分块得到若干土壤分块图像,将任意一个土壤分块图像记为目标分块图像,根据目标分块图像中属于裂缝区域的像素点数量得到目标分块图像的裂缝程度;

将目标分块图像进行分割得到目标分块图像的前景区域和背景区域及分割阈值,所述前景区域包含盐渍化土壤污染区域和裂缝区域的若干连通域,背景区域包含正常土壤区域的若干连通域,根据目标分块图像的前景区域中任意一个像素点所在的连通域与目标分块图像中像素点的数量得到目标分块图像的前景区域中任意一个像素点的第一连续性,获取目标分块图像的背景区域中任意一个像素点的第二连续性;

根据目标分块图像的前景区域中任意一个像素点与目标分块图像中像素点在G通道的灰度值差异及背景区域中任意一个像素点与目标分块图像中像素点在G通道的灰度值差异,得到目标分块图像的前景区域中任意一个像素点和背景区域中任意一个像素点在G通道的分布关系,根据所述分布关系、所述第一连续性和第二连续性,得到目标分块图像在G通道的分割效果;

根据目标分块图像的裂缝程度和目标分块图像在G通道的分割效果得到每一个土壤分块图像的最终分割效果,将每一个土壤分块图像的最终分割效果进行阈值判断得到所有分割效果差的土壤分块图像和所有正常分割的土壤分块图像,根据任意一个分割效果差的土壤分块图像与邻域范围内正常分割的土壤分块图像的分割阈值差异,得到每一个分割效果差的土壤分块图像修正后的分割阈值,将每一个分割效果差的土壤分块图像根据修正后的分割阈值进行阈值分割得到若干修正后的土壤分块图像,根据若干修正后的土壤分块图像和所有正常分割的土壤分块图像中像素点的数量进行污染检测预警;

所述根据目标分块图像的前景区域中任意一个像素点与目标分块图像中像素点在G通道的灰度值差异及背景区域中任意一个像素点与目标分块图像中像素点在G通道的灰度值差异,得到目标分块图像的前景区域中任意一个像素点和背景区域中任意一个像素点在G通道的分布关系,包括的具体步骤如下:式中, 为目标分块图像的前景区域中第p个像素点和背景区域中第q个像素点在G通道的最小灰度值, 为目标分块图像的前景区域中第p个像素点和背景区域中第q个像素点在G通道的最大灰度值, 为目标分块图像中像素点在G通道的最小灰度值, 为目标分块图像中像素点在G通道的最大灰度值, 为目标分块图像的前景区域中第p个像素点和背景区域中第q个像素点在G通道的分布关系;

所述根据所述分布关系、所述第一连续性和第二连续性,得到目标分块图像在G通道的分割效果,包括的具体步骤如下:式中, 为目标分块图像的前景区域中第p个像素点的第一连续性, 为目标分块图像的背景区域中第q个像素点的第二连续性, 为目标分块图像的前景区域中第p个像素点和背景区域中第q个像素点在G通道的分布关系, 为前景区域中第p个像素点在G通道的灰度值占比,其中第p个像素点在G通道的灰度值占比为第p个像素点在G通道的灰度值与

255的比值, 为背景区域中第q个像素点在G通道的灰度值占比, 为背景区域中像素点的个数,为前景区域中像素点的个数, 为目标分块图像在G通道的分割效果,为取绝对值。

2.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述目标分块图像中属于裂缝区域的像素点的具体获取方法如下:预设第一阈值,记为th1,对于任意一个土壤分块图像中任意一个像素点,当该像素点的灰度值小于 时,将该像素点作为裂缝区域的一个像素点,获取该土壤分块图像中属于裂缝区域的所有像素点。

3.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述根据目标分块图像中属于裂缝区域的像素点数量得到目标分块图像的裂缝程度,包括的具体步骤如下:式中, 为目标分块图像中属于裂缝区域的所有像素点个数,为目标分块图像中像素点的数量, 为目标分块图像中属于裂缝区域的第i个像素点的灰度值,为目标分块图像的裂缝程度。

4.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述根据目标分块图像的前景区域中任意一个像素点所在的连通域与目标分块图像中像素点的数量得到目标分块图像的前景区域中任意一个像素点的第一连续性,包括的具体步骤如下:对于目标分块图像的前景区域中任意一个像素点,将该像素点所在的连通域记为第一连通域;

式中, 为第一连通域中像素点的数量,为目标分块图像中像素点的数量,为目标分块图像的前景区域中连通域的个数,为目标分块图像的前景区域中该像素点的第一连续性。

5.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述根据目标分块图像的裂缝程度和目标分块图像在G通道的分割效果得到每一个土壤分块图像的最终分割效果,包括的具体步骤如下:式中,为目标分块图像的裂缝程度, 为目标分块图像在G通道的分割效果,为目标分块图像的最终分割效果,norm为线性归一化函数。

6.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述将每一个土壤分块图像的最终分割效果进行阈值判断得到所有分割效果差的土壤分块图像和所有正常分割的土壤分块图像,包括的具体步骤如下:预设分割效果阈值,记为U,当 时,将目标分块图像作为一个分割效果差的土壤分块图像,获取所有分割效果差的土壤分块图像,当 时,将目标分块图像作为一个正常分割的土壤分块图像,获取所有正常分割的土壤分块图像,为目标分块图像的最终分割效果。

7.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述根据任意一个分割效果差的土壤分块图像与邻域范围内正常分割的土壤分块图像的分割阈值差异,得到每一个分割效果差的土壤分块图像修正后的分割阈值,包括的具体步骤如下:将任意一个分割效果差的土壤分块图像记为第t个土壤分块图像;

式中, 为第t个土壤分块图像的八邻域范围内第k个正常分割的土壤分块图像的最终分割效果, 为第t个土壤分块图像的八邻域范围内第k个正常分割的土壤分块图像的分割阈值, 为第t个土壤分块图像的分割阈值, 为第t个土壤分块图像的八邻域范围内正常分割的土壤分块图像的个数, 为第t个土壤分块图像修正后的分割阈值。

8.根据权利要求1所述基于图像数据的土壤腐蚀污染检测预警方法,其特征在于,所述根据若干修正后的土壤分块图像和所有正常分割的土壤分块图像中像素点的数量进行污染检测预警,包括的具体步骤如下:将若干修正后的土壤分块图像和所有正常分割的土壤分块图像中所有前景区域的像素点数量记为T1,将若干修正后的土壤分块图像和所有正常分割的土壤分块图像中所有像素点数量记为T2, , 为土壤的盐渍化污染程度,预设第二阈值,记为th2,若进行预警。