本申請涉及活性污泥顏色檢測,特別是涉及一種基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法及相關(guān)裝置。
背景技術(shù):
1、目前國內(nèi)外污水處理技術(shù)主要以生物法為主,至今有100年歷史的活性污泥仍是許多污水處理廠用來處理污水的核心方法?;钚晕勰嗍俏⑸锶后w及它們所依附的有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的總稱,活性污泥的性能好壞直接影響污水凈化效果,及時(shí)檢測活性污泥的性能對(duì)于分析凈水效能以及故障發(fā)生時(shí)的診斷排查工作十分重要。
2、影響活性污泥性能的原因眾多,絕大多數(shù)主要與活性污泥自身絮體和菌膠團(tuán)有關(guān)?;钚晕勰嘀幸话愫袛?shù)百種不同類型的主要微生物和原生動(dòng)物,其活性與生物量等作為體現(xiàn)活性污泥性能的質(zhì)量指標(biāo),可證明生物處理階段中污染物是否已完全完成生化分解。研究人員一般通過顯微鏡微觀檢測活性污泥絮體與微生物,整體操作較復(fù)雜費(fèi)時(shí),需經(jīng)過專業(yè)培養(yǎng),而且易受到外界環(huán)境以及個(gè)人主觀因素影響,檢測誤差較大。
3、當(dāng)前,圖像識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展,在污水處理領(lǐng)域得到應(yīng)用?;钚晕勰囝伾珯z測對(duì)于即時(shí)分析污泥內(nèi)微生物活性、宏觀檢測污泥性能、監(jiān)控污水處理進(jìn)程及預(yù)防污泥膨脹事故發(fā)生等均有重要作用。有些研究者開發(fā)了一種基于數(shù)字圖像處理的創(chuàng)新方法,在光強(qiáng)等檢測條件一致情況下通過分析活性污泥培養(yǎng)基圖像中的藍(lán)色強(qiáng)度,量化活性污泥生物量,客觀且準(zhǔn)確分析了活性污泥中微生物種類與活性,改進(jìn)傳統(tǒng)活性污泥性能檢測方法,提高了污水處理廠自動(dòng)化檢測水平。
4、然而,基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測仍存在一些問題:目前公開的活性污泥顏色樣本數(shù)據(jù)集較少且分布不均衡,導(dǎo)致可用于模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)量較少,模型是否準(zhǔn)確存在問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請的目的是提供一種基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法及相關(guān)裝置,可提高活性污泥顏色檢測精度。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>
3、第一方面,本申請?zhí)峁┝艘环N基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法包括:
4、獲取裝有活性污泥的沉降量筒圖像;所述沉降量筒圖像包括沉降量筒,沉降量筒內(nèi)包含上清液和活性污泥,上清液位于活性污泥上方;
5、以所述沉降量筒圖像作為輸入,利用訓(xùn)練好的活性污泥檢測模型對(duì)所述沉降量筒圖像中的活性污泥區(qū)域進(jìn)行檢測,得到活性污泥區(qū)域圖像;
6、對(duì)于所述活性污泥區(qū)域圖像中活性污泥區(qū)域內(nèi)的每一像素點(diǎn),計(jì)算所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度,并將所有所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度分別與每一顏色對(duì)應(yīng)的色調(diào)分布區(qū)間、飽和度分布區(qū)間和亮度分布區(qū)間進(jìn)行對(duì)比,確定活性污泥的顏色。
7、第二方面,本申請?zhí)峁┝艘环N基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測裝置,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測裝置包括:
8、圖像獲取模塊,用于獲取裝有活性污泥的沉降量筒圖像;所述沉降量筒圖像包括沉降量筒,沉降量筒內(nèi)包含上清液和活性污泥,上清液位于活性污泥上方;
9、活性污泥區(qū)域檢測模塊,用于以所述沉降量筒圖像作為輸入,利用訓(xùn)練好的活性污泥檢測模型對(duì)所述沉降量筒圖像中的活性污泥區(qū)域進(jìn)行檢測,得到活性污泥區(qū)域圖像;
10、顏色確定模塊,用于對(duì)于所述活性污泥區(qū)域圖像中活性污泥區(qū)域內(nèi)的每一像素點(diǎn),計(jì)算所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度,并將所有所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度分別與每一顏色對(duì)應(yīng)的色調(diào)分布區(qū)間、飽和度分布區(qū)間和亮度分布區(qū)間進(jìn)行對(duì)比,確定活性污泥的顏色。
11、第三方面,本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備,包括:存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法。
12、第四方面,本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法。
13、第五方面,本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)程序,該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法。
14、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例,本申請公開了以下技術(shù)效果:
15、本申請?zhí)峁┝艘环N基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法及相關(guān)裝置,利用訓(xùn)練好的活性污泥檢測模型對(duì)沉降量筒圖像中的活性污泥區(qū)域進(jìn)行檢測,得到活性污泥區(qū)域圖像,計(jì)算活性污泥區(qū)域圖像中活性污泥區(qū)域內(nèi)的每一像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度,并將所有像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度分別與每一顏色對(duì)應(yīng)的色調(diào)分布區(qū)間、飽和度分布區(qū)間和亮度分布區(qū)間進(jìn)行對(duì)比,確定活性污泥的顏色,從而不再通過模型預(yù)測活性污泥的顏色,解決了活性污泥顏色樣本數(shù)據(jù)集較少且分布不均衡,導(dǎo)致可用于模型訓(xùn)練的數(shù)據(jù)量較少,模型不準(zhǔn)確的問題,提高了活性污泥顏色檢測精度。
1.一種基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,其特征在于,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,其特征在于,所述訓(xùn)練好的活性污泥檢測模型采用改進(jìn)后的u2-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);改進(jìn)后的u2-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對(duì)u2-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)所得到的,改進(jìn)包括:去除u2-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的第一層編碼器和第一層解碼器,得到中間u2-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);在中間u2-net神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相鄰兩層編碼器之間添加多層感知機(jī),將相鄰兩層編碼器分別記為上編碼器和下編碼器,多層感知機(jī)的輸入端連接下采樣層的輸出端,下采樣層的輸入端連接上編碼器的輸出端,多層感知機(jī)的輸出端連接下編碼器的輸入端;其中,多層感知機(jī)包括依次連接的輸入層、隱藏層、隨機(jī)失活層和輸出層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,其特征在于,將所有所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度分別與每一顏色對(duì)應(yīng)的色調(diào)分布區(qū)間、飽和度分布區(qū)間和亮度分布區(qū)間進(jìn)行對(duì)比,確定活性污泥的顏色,具體包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,其特征在于,在以所述沉降量筒圖像作為輸入,利用訓(xùn)練好的活性污泥檢測模型對(duì)所述沉降量筒圖像中的活性污泥區(qū)域進(jìn)行檢測,得到活性污泥區(qū)域圖像之前,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法還包括:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,其特征在于,在將所有所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度分別與每一顏色對(duì)應(yīng)的色調(diào)分布區(qū)間、飽和度分布區(qū)間和亮度分布區(qū)間進(jìn)行對(duì)比,確定活性污泥的顏色之前,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法還包括:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法,其特征在于,在對(duì)于所述活性污泥區(qū)域圖像中活性污泥區(qū)域內(nèi)的每一像素點(diǎn),計(jì)算所述像素點(diǎn)的色調(diào)、飽和度和亮度之前,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法還包括:利用中值濾波算法對(duì)所述活性污泥區(qū)域圖像進(jìn)行平滑降噪,得到降噪后圖像,并以所述降噪后圖像作為新的活性污泥區(qū)域圖像。
7.一種基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測裝置,其特征在于,所述基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測裝置包括:
8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備,包括:存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法。
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)程序,其特征在于,該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的基于圖像識(shí)別的活性污泥顏色檢測方法。