[发明专利]基于模式识别的生物式异常水质评价系统设计方法

摘要

一种基于模式识别的生物式异常水质评价系统设计方法，其基本思想是针对水质评价所表现出的多因子、高维、非线性等特点，及评价因子与水质之间的复杂关系的问题，本发明以生物式水质评价中常见的生物指示物鱼为研究对象，运用计算机图像处理技术提出了一种快速的异常水质评价系统。首先基于计算机视觉采集可以反映水质状况的鱼类运动视频图像，然后利用图像处理技术获得水质评价指标即鱼类行为特征参数，同时基于模式识别建立可以反映水质状况与鱼类行为特征参数的语义映射模型，最后考察模型的可行性。本发明在提取鱼类运动信息时能够克服环境光照变化和噪声变化的影响，利用支持向量机SVM构造水质异常评价模型并实时更新提高模型鲁棒性。

主权项

一种基于模式识别的生物式异常水质评价系统设计方法，其内容包括如下步骤：(1)搭建水质评价平台搭建水质评价平台，利用计算机视觉技术将活体鱼运动转化为视频图像数据；(2)图像预处理采用图像处理技术对获取的图像进行预处理，首先对视频帧图像进行双边滤波处理，在除去噪声的同时又保留了边缘信息，然后对滤波后的图像进行DCT变换来消除光照的影响；(3)鱼运动目标的检测与跟踪由于卡尔曼滤波具有跟踪算法计算量较小且可以实现实时跟踪的优点，故采用其对鱼类进行跟踪，获取鱼类的运动轨迹；(4)提取水质评价指标通过跟踪所获取鱼类的运动轨迹获取水质评价指标即游泳速度、游动距离、游动加速度、转角方向四个参数；(5)建立特征参数数据库对提取的正常和异常水质下的运动参数进行预处理，剔除粗大误差，得到归一化后的数据，建立特征参数数据库；(6)建立水质评价模型为了快速建立水质评价模型，首先对获取的评价指标进行PCA降维处理，然后采用支持向量机SVM构造水质异常评价模型；(7)考察水质评价系统的可行性为了验证基于模式识别的生物式异常水质评价系统设计方法的可行性，在进行水质异常评价时，采用环境检测仪来验证评价的结果是否正确；(8)在线水质评价设计在线异常水质评价系统，在线提取水质中鱼类运动行为参数，利用水质评价模型进行水质异常评价；同时，采用评价结果更新特征参数数据库和评价模型，以提高模型的鲁棒性。