【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深海多金属结核丰度计算，具体的，涉及一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法。
技术介绍
1、深海采矿一般深度在4000-6000m水深进行，具有极端高压、低温、高盐、低溶解氧、暗黑的特点。长期以来，“深海采矿”一直被视为一个独立的学科和热点来研究。作为国际海洋科学的前沿，深海采矿正逐渐形成深渊地质学、深渊水文学、深渊化学、深渊生物学、深渊微生物学和深渊生态学等各个分支科学。随着人类对矿产和金属资源的需求量增加，以及陆地资源日益枯竭，人们将矿产资源开发的目光投向海洋。作为可供商业开发的主要深海沉积物之一，多金属结核的全球储藏总量约2～3万亿吨。
2、在开采海底多金属结核之前，需要进行资源勘探，而丰度和覆盖率是常用于评估资源储量的重要参数。海底摄像是常用于获取结核丰度和覆盖率参数的间接手段。其基础是建立图像与取样所得实际丰度之间的经验模型，将采样器作为校准装置，研究海底多金属结核覆盖率、粒径或截面积与丰度之间的关系。
3、然而现有技术中，通过海底摄像获取多金属结核丰度的方法具有一定缺陷和局限性。一是图像在形成与传输的过程中会出现误差(如噪音)，统计结果的精确度受图像质量影响较大；二是在图像识别过程中，结核表面的沉积物也会影响覆盖率的统计结果，基于覆盖率建立的质量关系不确定性较大；三是结核的形状不一，将所有结核等效为同体积或同截面积的球体时，建立的质量-粒径回归方程并不准确；四是不同区域多金属结核的赋存情况和形态特征不同，在某一区域建立的多金属结核粒径、覆盖率与质量的关系在另一区域不一定
4、上述这些问题将对结核覆盖率的计算造成显著误差，从而导致运用该方法求得的海底结核丰度失准。因此，亟需发展一套一种基于视频图像处理计算深海多金属结核丰度的方法，克服上述问题，实现结核丰度的准确反演。
技术实现思路
1、本专利技术目的之一在于提出一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，提高结核丰度计算的精度。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，包括如下步骤：
4、s100：将海底摄像机搭载在海床基座上，获取视频信息；
5、s200：将视频成帧化分割得到结核图像；
6、s300：将结核图像进行去噪处理；
7、s400：采取局部阈值法对结核图像进行二值化，并确定最佳敏感度；
8、s500：通过形态学重建的方法，对结核图像进行膨胀，进一步修正覆盖率；
9、s600：将结核图像分为圆形与椭圆形，进行分别识别，并统计圆形结核与椭圆形结核的数目；
10、s700：对实验室已有结核样品进行测定，建立质量-截面积线性关系，求得结核质量；
11、s800：根据结核质量，计算区域内的结核丰度。
12、进一步的，步骤s200包括：
13、步骤s210：解码视频，将视频中的压缩的数据转换回可视化帧序列；
14、步骤s220：分割帧、并将分割的帧按照时间序列分割开来，每个帧代表了视频中的一个特定时刻；
15、步骤s230：选取高亮度、结核粘连程度低的区域进行分析；
16、步骤s240：将截取后图像进行灰度化处理，将视频图像转化为灰度化图像。
17、进一步的，步骤s600包括：
18、s610：边缘检测，首先，使用边缘检测算法来识别图像中的边缘，从而简化图像，使得圆形和椭圆形的轮廓更加明显；
19、s620：分别用霍夫圆变换和霍夫椭圆变换来识别图像中的圆形与椭圆形；
20、s630：对检测到的形状进行验证，确保经变换后识别到了正确的圆形与椭圆形的形状；
21、s640：统计圆形直径，统计椭圆形的长轴长和短轴长，分析其与结核质量的关系，统计圆形结核与椭圆形结核的数目。
22、进一步的，步骤s700包括：
23、s710：将实验室已有结核样品分为类球体与类椭球体，并测定其截面积与质量；
24、s720：根据质量与截面积的关系，建立类球体结核和类椭球体结核的质量-截面积线性关系；
25、s730：基于视频图像中的圆形与椭圆形的结核，分别通过直径与长轴长、短轴长与其截面积建立关系；
26、s740：带入类球体结核和类椭球体结核的质量-截面积线性关系中，进行结核丰度反演。
27、进一步的，步骤s800中的计算公式包括：
28、
29、其中，ap为由图像所得的多金属结核丰度(kg/m2)；
30、w为单个多金属结核的质量(kg)；
31、s为图像所代表区域的实际面积(m2)。
32、进一步的，步骤s400中的局部阈值法公式如下：
33、t(i,j)＝mean(i(i,j))+k×stddev(i(i,j))
34、其中：
35、i(i,j)表示图像在位置(i,j)的灰度值；
36、mean(i(i,j))是以(i,j)为中心的局部区域内像素灰度值的平均值；
37、stddev(i(i,j))是以(i,j)为中心的局部区域内像素灰度值的标准差；
38、k是一个常数，用来控制阈值的偏移量；
39、进一步的，步骤s400中根据计算得到的局部阈值t(x,y)将图像进行二值化处理：
40、
41、ibin(i,j)表示二值化后的图像在位置(i,j)的像素值。
42、本专利技术的工作原理及有益效果为：
43、相较于现有技术，本专利技术通过视频图像分析计算多金属结核丰度之前，进行了预处理操作以提高图像识别、信息提取的精度。包括使用合适的滤波器去噪，通过形态学重建降低由结核表面覆盖的沉积物对覆盖率统计造成的误差和对边界识别的干扰。。
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1.一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤S200包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤S600包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤S700包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤S800中的计算公式包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤S400中的局部阈值法公式如下：
7.根据权利要求6所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤S400中根据计算得到的局部阈值T(x,y)将图像进行二值化处理：
【技术特征摘要】
1.一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤s200包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤s600包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于视频图像处理的深海多金属结核丰度计算方法，其特征在于，步骤s700包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭绍源，刘建成，贾永刚，董芳，李磊，权永峥，周建，
申请(专利权)人：招商局海洋装备研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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