1.一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,包括采集层、分析层及判定层;
河流湖泊的图像数据通过采集层采集,采集层在采集河流湖泊图像数据后,同步确定河流湖泊边界,并基于确定的河流湖泊边界确认河流湖泊检测点位,分析层基于河流湖泊检测点位于采集的河流湖泊图像数据中,获取河流湖泊检测点位对应河流湖泊图像数据中区域图像,分析河流湖泊图像数据中区域图像的纹理特征参数,判定层接收纹理特征参数,应用纹理特征参数判定河流湖泊水质健康状态;
所述分析层包括接收模块、设定模块及分析模块,接收模块用于接收采集层中采集的河流湖泊图像数据,及于河流湖泊图像数据中获取的河流湖泊检测点位,设定模块用于在河流湖泊图像数据中应用河流湖泊检测点位设定区域图像,分析模块用于接收设定模块中设定的区域图像,基于区域图像分析河流湖泊图像数据的纹理特征参数;
所述河流湖泊图像数据的纹理特征参数分析逻辑表示为:
式中:CON为河流湖泊图像对比度;IDM为河流湖泊图像逆差矩;H为河流湖泊图像熵;N为河流湖泊图像中图像块的集合; 为第i组图像块中像素块的最大灰度; 为第i组图像块中像素块的最小灰度;sum为表示对河流湖泊图像中所有像素点进行求和;I(x,y)为河流湖泊图像在像素点(x,y)处的灰度值;I(x0,y0)为河流湖泊图像中基准点(x0,y0)的灰度值;M为河流湖泊图像的灰度级总数;p(xq)为河流湖泊图像中第q个像素的灰度值出现的概率;
其中,每一检测点位对应的区域图像均通过上式求取河流湖泊图像数据的纹理特征参数,河流湖泊图像数据的纹理特征参数分析结果表现形式为:CON∶IDM∶H。
2.根据权利要求1所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述采集层包括采集模组、识别模块及选择模块,采集模组用于采集河流湖泊的图像数据,识别模块用于接收采集模组采集的河流湖泊图像数据,基于河流湖泊图像数据识别河流湖泊边界,以河流湖泊边界确认河流湖泊轮廓图像,选择模块用于接收识别模块中识别到的河流湖泊轮廓图像,于河流湖泊轮廓图像中选择检测点位,基于检测点位确认河流湖泊图像数据中对应的区域图像;
其中,采集模组由无人机、摄像头及气泵组成,采集模组运行采集河流湖泊图像数据阶段,通过系统端用户手动编辑空间坐标,采集模组基于空间坐标确认河流湖泊图像数据采集区域,于河流湖泊图像数据采集区域中对河流湖泊图像数据进行连续的采集,采集模组运行过程中由无人机携带摄像头及气泵于采集区域中河流湖泊的上空上下飞行,无人机向下飞行时,气泵持续运行,气泵的输出端喷出气体冲击河流湖泊的水面,使水面产生涟漪,无人机向上飞行时,采集河流湖泊存在涟漪的图像数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述采集模块运行阶段系统端用户手动编辑的空间坐标数量为八组,八组空间坐标围成采集区域为长方体结构,且采集模组在采集河流湖泊图像数据时,采集的河流湖泊图像数据不少于两组,所述识别模块运行时,接收采集模组采集的河流湖泊图像数据后,通过下述逻辑求取河流湖泊图像数据中相似区域,逻辑公式为:式中:SSIM为图像x与图像y的相似度;μx为图像x的平均值;μy为图像y的平均值;C1、C2为常数;σxy为图像x与图像y的协方差; 为图像x的方差; 为图像y的方差;
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其中,C1=(K1·L) 、C2=(K2·L) ,K1=0.01、K2=0.03,L为图像的灰度级,河流湖泊图像数据在通过识别模块识别河流湖泊边界阶段,对河流湖泊图像数据进行相等大小图像块的分割,分割所得的图像块被应用于上式的相似度计算,在对各图像块进行相似度计算后,对相似度不小于95%的图像块进行区分,使区分结果中,各区分图像块群中,图像块数量最多的一组图像块群,被判定为河流湖泊图像数据中河流湖泊所在区域对应的图像块群。
4.根据权利要求2所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述选择模块运行时,接收识别模块对各河流湖泊图像数据的河流湖泊所在区域对应的图像块群判定结果,以图像块群中图像块数量最多的一组图像块群作为选择模块运行应用目标;
其中,被作为应用目标的图像块群在基于图像块分割操作来源河流湖泊图像数据中对应分割位置进行重组后,组成的图像即识别河流湖泊边界后确认的河流湖泊轮廓图像,河流湖泊图像数据的图像块分割阶段,单个图像块越小,则表示河流湖泊轮廓图像精度越高,反之,则表示河流湖泊轮廓图像精度越低。
5.根据权利要求2所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述选择模块在河流湖泊轮廓图像中选择检测点位时,服从:检测点位不少于四组,且四组所述检测点位围成区域不小于河流湖泊轮廓图像的3/5。
6.根据权利要求1所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述接收模块在接收河流湖泊图像数据后,进一步获取河流湖泊图像数据的河流湖泊轮廓图像,设定模块基于河流湖泊检测点位设定河流湖泊图像数据中区域图像时,以河流湖泊轮廓图像代替河流湖泊图像数据,完成河流湖泊检测点位对应区域图像的设定;
其中,所述河流湖泊检测点位对应区域图像的设定逻辑为:以检测点位为圆心,以指定数值为半径,河流湖泊轮廓图像中求取圆形区域,求取的圆形区域即检测点位对应的区域图像。
7.根据权利要求1所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述判定层包括储存模块及判定模块,储存模块用于接收分析层中分析模块分析到的河流湖泊图像数据的纹理特征参数,对河流湖泊图像数据的纹理特征参数进行储存,判定模块用于遍历储存模块中储存的河流湖泊图像数据的纹理特征参数,基于河流湖泊图像数据的纹理特征参数判定河流湖泊水质健康状态;
其中,所述判定层中储存模块实时监测分析层中设定模块运行状态,以每次设定模块运行结束作为一组运行周期,储存模块基于运行周期对接收的河流湖泊纹理特征参数进行区分储存。
8.根据权利要求7所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述判定模块中河流湖泊水质健康状态判定逻辑为:式中:f为河流湖泊水质健康状态表现值;CON1为第一组检测点位对应区域图像的对比度;IDM1为第一组检测点位对应区域图像的逆差矩;H1为第一组检测点位对应区域图像的熵;
其中,河流湖泊水质健康状态表现值f越接近1,则表示河流湖泊水质健康状态越佳,反之,则表示河流湖泊水质健康状态越差。
9.根据权利要求2所述的一种基于纹理特征识别的水质检测系统,其特征在于,所述接收模块通过介质电性连接有设定模块及分析模块,所述接收模块通过介质电性连接有选择模块,所述选择模块通过介质电性连接有识别模块及采集模组,所述分析模块通过介质电性连接有储存模块,所述储存模块通过介质电性连接有判定模块。
10.一种基于纹理特征识别的水质检测方法,所述方法是对如权利要求1‑9中任意一项所述一种基于纹理特征识别的水质检测系统的实施方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:采集河流湖泊图像数据,基于河流湖泊图像数据确定河流湖泊边界;
步骤11:河流湖泊边界确定逻辑的设定阶段;
步骤2:应用河流湖泊边界进一步确认河流湖泊轮廓图像;
步骤21:河流湖泊轮廓图像确认逻辑的设定阶段;
步骤3:在河流湖泊轮廓图像中设定用于纹理特征参数分析的检测点位,应用检测点位进一步设定检测区域图像;
步骤31:检测点位数量的限定及检测区域图像设定逻辑的设定阶段;
步骤4:基于检测区域图像分析河流湖泊图像数据的纹理特征参数,应用纹理特征参数分析结果判定河流湖泊的水质健康状态。