基于图像识别的生活污水源头分离装置及方法制造方法及图纸

基于图像识别的生活污水源头分离装置及方法，步骤1用污水样本和清水样本作为训练集，接着以污水样本和清水样本的多特征用来分类；步骤2用SVM分类器训练从而得到分类模板；步骤3通过模板对待分类污水和清水图像进行分类；步骤4运用基于帧间差分法的运动物体检测，修正SVM分类出的P

Separation device and method of domestic sewage source based on image recognition

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别的生活污水源头分离装置及方法
本专利技术涉及环保
，特别涉及基于图像识别的生活污水源头分离装置及方法。
技术介绍
目前常见的对生活污水检测方式，主要分为三类。第一类：主要通过入为24小时视频的监控，从而确定污水口的排放情况。但是这种形式的监控，人由于长时间的观察，必然导致产生精神压为而导致监管工作的不到位，使水资源环境的再次遭到污染。第二类：通过对生活污水水质的提取，化验，分析等过程来进行判断，但是这种形式是在水质遭到大范围破坏后才发现处理的，显然缺乏实时性。第三类：是采用接触性传感器来检测的，传感器的处理程序随时间变化而变化，无法实时、准确的掌握污水的动态变化，且传感器长时间放置在污水中容易受到侵蚀、破坏，其使用寿命不长。因此，促使寻找更加智能化的手段去快速，准确的处理生活污水。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供基于图像识别的生活污水源头分离装置及方法，能够采用图像处理的方式，实现对清水和污水的准确识别，采用DSP处理器等硬件模块快速的实现了清水和污水的分离，从而保证了装置的实时性和准确性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：基于图像识别的生活污水源头分离装置，包括：视频图像采集模块：所述视频图像采集模块与A/D转换模块连接，用以收集和获取污水的视频图像；光源照明模块：所述的光源照明模块用来照亮污水源头口，克服环境带来的干扰，为后续图像处理提供有力的条件；A/D转换模块：所述A/D转换模块分别与视频图像采集模块、视频图像压缩处理模块连接，使用视频解码芯片将收集到的图像模拟信号进行数字化，即模拟信号转化为数字信号，有利于DSP处理器进行端口处理；视频图像压缩处理模块：所述的视频图像压缩处理模块分别与A/D转换模块、DSP处理器连接，用于将A/D转换产生大量的数字视频图像数据进行压缩，同时还用于为DSP处理图像进一步提供了存储空间；主机接口模块：所述的主机接口模块与DSP处理器连接，用于直接访问CPU的存储器空间，另外，还用于访问外围设备的存储；电源模块：所述的电源模块分别与DSP处理器、视频图像采集、分离模块连接，用于提供了+5V的外部输入电压供电给DSP处理器、视频图像采集模块和分离模块；数据存储卡：所述的数据存储卡与DSP处理器连接，用于存储视频图像数据和算法程序，还用于存储预设值的黑白阈值。图像处理算法模块：所述的图像处理算法模块与DSP处理器连接，内部包括图像增强模块、图像灰度化模块、图像二值化模块、图像分类识别模块，用于实现对清水和污水图像的准确识别。复位电路：所述的复位电路与DSP处理器连接，用于将器件状态出初始化为空状态；置位电路：所述的置位电路与DSP处理器连接，用于将器件的逻辑值转化为特定的值；自举电路：所述的自举电路与DSP处理器连接，用于将自举升压二极管，自举升压电容等电子元件，使用电容放电和电源电压叠加，从而使电压升高；DSP处理器：所述的DSP处理器位于分离装置的上面，分别与视频图像压缩处理模块、主机接口模块、电源模块、数据存储卡、图像处理算法模块、复位电路、置位电路、自举电路；用于接收视频图像压缩处理模块所传来的数据，并将数据转发给图像处理算法模块进行处理，根据要求将DSP处理器得到的0和1数字信号进行定义，0为低电平即清水图像信号，1为高电平即污水图像信号；分离模块：所述的分离模块位于分离装置的下面，分别与清水管道和污水管道连接，清水管道：设置一端与排放污水源头相连通，另一端与城市污水管相连通，用来排放生活污水中较干净的污水；污水管道：设置一端与排放污水源头相连通，另一端与设置的污水池相连通，污水池用于排放粪便。所述的图像处理算法模块包括视频图像采集模块、图像增强模块、图像灰度化模块和图像二值化模块；图像增强模块：在图像处理算法模块内部，与污水的视频图像连接，用于接收污水图像，用图像处理的方法将之前摄像头拍摄的图像进行增强，强调源头口污水的图像特征，提高图像中污水颜色亮度，抑制管道口周围的环境特征，扩大之间的差别，改善图像的质量，加强识别效果。图像灰度化模块：在图像处理算法模块内部，与图像增强模块连接，用于接收增强后的污水图像，并对污水图像执行灰度化处理，以获得灰度化的污水图像；图像二值化模块：在图像处理算法模块内部，与图像灰度化模块连接，将灰度图像的每一个像素的灰度值与预设置的黑白阈值分别比较，当像素的灰度值大于预设置黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的灰度值小于预设置黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化图像。基于图像识别的生活污水源头分离方法，包括以下步骤；图像分类识别模块：在图像处理算法模块内部，与图像二值化模块和图像采集模块连接，将污水和清水的视频转化为图像序列帧，共得到污水1000个样本，清水1000个样本，其中选择清水作为正样本，污水作为负样本，样本经预处理后在训练分类器SVM，应用SVM进行分类的步骤如下：步骤1用污水样本和清水样本作为训练集，接着以污水样本和清水样本的多特征用来分类；步骤2用SVM分类器训练从而得到分类模板；步骤3通过模板对待分类污水和清水图像进行分类。进一步运用基于帧间差分法的运动物体检测，修正SVM分类出的P(清水)和P(污水)，根据D-S证据理论合成规则进行融合处理，得到最终的决策融合的结果；基于帧间差分法的运动物体检测来统计图像中的杂质数目方法下：每隔设定时间T，对视频序列中所有图像杂质数目进行统计并记为n，将n作为一个区分清水和污水图像的一个权重，来修正SVM分类出的结果；步骤1第一帧图像当做初始背景；步骤2将前景图像和前一帧图像灰度化，并且进行差分相减，得到差分图像；步骤3设定阈值T＝15，对差分图像进行二值化；步骤4背景更新，当前后俩帧图像有变化的区域不更新，无变化的区域更新到背景中去，然后在重新进行前景和背景的图像差分；步骤5再次选取之前设定的阈值T＝15，差分图像二值化；步骤6对二值化的差分图像选择3×3的模板，进行腐蚀以消除微小变动的区域。步骤7找出二值化的差分图像中的8连通区域，视为前景运动区域；步骤8找出运动区域的最大区域，之后提取区域中的杂质目标，并利将前景中的杂质目标用矩形框标记。步骤9统计图像中的杂质数目。通过帧间差分法检测图像中的杂质数目，在理想情况下，清水的杂质数目是较少的，污水的杂质数目是很多的，那么可以把杂质数目的多少作为一个权重，实现对污水和清水图像的更精确的分类。将SVM分类器和帧间差分法运动物体检测根据D-S决策融合的结果输入到DSP处理中,根据DSP处理器设置的0为低电平即清水图像信号，1为高电平即污水图像信号。分离模块得到DSP处理器发来的的0信号即清水图像和1信号即污水图像，将排放的清水流入到清水管道，然后再排放到城市污水管道，而将排放的污水流入到污水管道，最后排放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于图像识别的生活污水源头分离装置，其特征在于，包括：/n视频图像采集模块：所述视频图像采集模块与A/D转换模块连接，用以收集和获取污水的视频图像；/n光源照明模块：所述的光源照明模块用来照亮污水源头口，克服环境带来的干扰，为后续图像处理提供有力的条件；/nA/D转换模块：所述A/D转换模块分别与视频图像采集模块、视频图像压缩处理模块连接，使用视频解码芯片将收集到的图像模拟信号进行数字化，即模拟信号转化为数字信号，有利于DSP处理器进行端口处理；/n视频图像压缩处理模块：所述的视频图像压缩处理模块分别与A/D转换模块、DSP处理器连接，用于将A/D转换产生大量的数字视频图像数据进行压缩，同时还用于为DSP处理图像进一步提供了存储空间；/n主机接口模块：所述的主机接口模块与DSP处理器连接，用于直接访问CPU的存储器空间，另外，还用于访问外围设备的存储；/n电源模块：所述的电源模块分别与DSP处理器、视频图像采集、分离模块连接，用于提供了+5V的外部输入电压供电给DSP处理器、视频图像采集模块和分离模块；/n数据存储卡：所述的数据存储卡与DSP处理器连接，用于存储视频图像数据和算法程序，还用于存储预设值的黑白阈值；/n图像处理算法模块：所述的图像处理算法模块与DSP处理器连接，用于实现对清水和污水图像的准确识别。/n复位电路：所述的复位电路与DSP处理器连接，用于将器件状态出初始化为空状态；/n置位电路：所述的置位电路与DSP处理器连接，用于将器件的逻辑值转化为特定的值；/n自举电路：所述的自举电路与DSP处理器连接，用于将自举升压二极管，自举升压电容等电子元件，使用电容放电和电源电压叠加，从而使电压升高；/nDSP处理器：所述的DSP处理器位于分离装置的上面，分别与视频图像压缩处理模块、主机接口模块、电源模块、数据存储卡、图像处理算法模块、复位电路、置位电路、自举电路；用于接收视频图像压缩处理模块所传来的数据，并将数据转发给图像处理算法模块进行处理，根据要求将DSP处理器得到的0和1数字信号进行定义，0为低电平即清水图像信号，1为高电平即污水图像信号；/n分离模块：所述的分离模块位于分离装置的下面，分别与清水管道和污水管道连接，清水管道：设置一端与排放污水源头相连通，另一端与城市污水管相连通，用来排放生活污水中较干净的污水；污水管道：设置一端与排放污水源头相连通，另一端与设置的污水池相连通，污水池用于排放粪便。/n...

【技术特征摘要】
1.基于图像识别的生活污水源头分离装置，其特征在于，包括：
视频图像采集模块：所述视频图像采集模块与A/D转换模块连接，用以收集和获取污水的视频图像；
光源照明模块：所述的光源照明模块用来照亮污水源头口，克服环境带来的干扰，为后续图像处理提供有力的条件；
A/D转换模块：所述A/D转换模块分别与视频图像采集模块、视频图像压缩处理模块连接，使用视频解码芯片将收集到的图像模拟信号进行数字化，即模拟信号转化为数字信号，有利于DSP处理器进行端口处理；
视频图像压缩处理模块：所述的视频图像压缩处理模块分别与A/D转换模块、DSP处理器连接，用于将A/D转换产生大量的数字视频图像数据进行压缩，同时还用于为DSP处理图像进一步提供了存储空间；
主机接口模块：所述的主机接口模块与DSP处理器连接，用于直接访问CPU的存储器空间，另外，还用于访问外围设备的存储；
电源模块：所述的电源模块分别与DSP处理器、视频图像采集、分离模块连接，用于提供了+5V的外部输入电压供电给DSP处理器、视频图像采集模块和分离模块；
数据存储卡：所述的数据存储卡与DSP处理器连接，用于存储视频图像数据和算法程序，还用于存储预设值的黑白阈值；
图像处理算法模块：所述的图像处理算法模块与DSP处理器连接，用于实现对清水和污水图像的准确识别。
复位电路：所述的复位电路与DSP处理器连接，用于将器件状态出初始化为空状态；
置位电路：所述的置位电路与DSP处理器连接，用于将器件的逻辑值转化为特定的值；
自举电路：所述的自举电路与DSP处理器连接，用于将自举升压二极管，自举升压电容等电子元件，使用电容放电和电源电压叠加，从而使电压升高；
DSP处理器：所述的DSP处理器位于分离装置的上面，分别与视频图像压缩处理模块、主机接口模块、电源模块、数据存储卡、图像处理算法模块、复位电路、置位电路、自举电路；用于接收视频图像压缩处理模块所传来的数据，并将数据转发给图像处理算法模块进行处理，根据要求将DSP处理器得到的0和1数字信号进行定义，0为低电平即清水图像信号，1为高电平即污水图像信号；
分离模块：所述的分离模块位于分离装置的下面，分别与清水管道和污水管道连接，清水管道：设置一端与排放污水源头相连通，另一端与城市污水管相连通，用来排放生活污水中较干净的污水；污水管道：设置一端与排放污水源头相连通，另一端与设置的污水池相连通，污水池用于排放粪便。


2.根据权利要求1所述的基于图像识别的生活污水源头分离装置，其特征在于，所述的图像处理算法模块包括视频图像采集模块、图像增强模块、图像灰度化模块和图像二值化模块；
图像增强模块：在图像处理算法模块内部，与污水的视频图像连接，用于接收污水图像，用图像处理的方法将之前摄像头拍摄的图像进行增强，强调源头口污水的图像特征，提高图像中污水颜色亮度，抑制管道口周围的环境特征，扩大之...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宗方，高伟，宋琳，罗婵，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61