基于高光谱的污水成像方法、系统、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及高光谱成像，尤其涉及一种基于高光谱的污水成像方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、水资源对于人们具有特别重要的意义，因此，水污染问题一直是人们十分关心的，希望能够找到可快速、准确地调查及监测水源污染状况的方法。然而，常规的污水监测主要是通过现场采样、室内分析化验等手段来进行，但由于水污染的复杂性，这些方法在处理污水的扩散规律、分布范围、水面污染界线和程度等问题时效果不佳；进一步地，可以采用高光谱成像的方式对污水的监测，并分析污水中所包含的杂质等，从而有效解决污水问题；其中，高光谱成像是一种摒弃常规品质检测手段，融合传统光谱信息与图像信息技术，达到对试验样品特征可视化分布的技术，并融合了传统的光谱信息与图像信息技术，能够同时得到样品照片上每个像素点的光谱要素，得到每个波段下的连续型图像，进而实现研究对象“图谱合一”的可视化手段，但是在高光谱生成图像时无法获取准确的细节数据，从而导致图像的准确性较低。综上所述，如何通过污水数据确定利用高光谱成像时的数据，从而提高生成污水图像的准确性成为一个亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于高光谱的污水成像方法、系统、电子设备及存储介质，其主要目的在于解决如何通过污水数据确定利用高光谱成像时的数据，从而提高生成污水图像的准确性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种基于高光谱的污水成像方法，包括：

3、获取污水数据，对所述污水数据进行压缩感知处理，得到污水压缩数据；

4、对所述污水压缩数据进行细节补偿，得到污水标准数据，并根据所述污水标准数据生成光谱曲线；

5、对所述光谱曲线进行光谱定标，得到恢复曲线，并获取反射能量，根据所述反射能量及所述恢复曲线确定反射率数值；

6、利用预设的高光谱根据所述污水标准数据、所述恢复曲线及所述反射率数值生成初始污水图像；

7、对所述初始污水图像进行直方图均衡化处理，得到污水均衡图像。

8、可选地，所述对所述污水数据进行压缩感知处理，得到污水压缩数据，包括：

9、对所述污水数据进行模数转换，得到转换数据，并设置所述转换数据的压缩率；

10、获取所述转换数据的数据字节，根据所述数据字节及所述压缩率计算更新数据字节；

11、利用下述公式计算更新数据字节：

12、a＝(1-a)b

13、其中，a表示所述更新数据字节，a表示所述压缩率，b表示所述数据字节；

14、利用预设的压缩算法根据所述更新数据字节对所述转换数据进行压缩处理，得到污水压缩数据。

15、可选地，所述对所述污水压缩数据进行细节补偿，得到污水标准数据，包括：

16、对所述污水压缩数据进行平滑处理，得到平滑数据；

17、对所述平滑数据进行矩阵转换，得到转换矩阵；

18、所述转换矩阵表示为：

19、

20、其中，d表示所述转换矩阵，x11表示第1行第1列的平滑数据，x1n表示第1行第n列的平滑数据，xm1表示第m行第1列的平滑数据，xmn表示第m行第n列的平滑数据，m表示所述转换矩阵的矩阵大小的总行数，n表示所述转换矩阵的矩阵大小的总列数；

21、根据所述转换矩阵计算所述平滑数据的采样率，并根据所述采样率判断所述平滑数据是否缺失；

22、利用下述公式计算所述平滑数据的采样率：

23、

24、其中，c表示所述平滑数据的采样率，k表示所述平滑数据的测量次数，m表示所述转换矩阵的矩阵大小的总行数，n表示所述转换矩阵的矩阵大小的总列数；

25、若所述平滑数据未缺失，则将所述平滑数据作为污水标准数据；

26、若所述平滑数据缺失，则对所述平滑数据进行数据恢复，得到恢复数据，将所述恢复数据作为污水标准数据。

27、可选地，所述根据所述污水标准数据生成光谱曲线，包括：

28、获取所述污水标准数据中的水波波速及水波变化频率，根据所述水波波速及所述水波变化频率计算水波波长；

29、利用下述公式计算水波波长：

30、

31、其中，λ表示所述水波波长，e表示所述水波波速，f表示所述水波变化频率；

32、对所述水波波长进行划分，得到波段，并对所述污水标准数据进行特征提取，得到污水特征；

33、根据所述波段及所述污水特征生成光谱曲线。

34、可选地，所述对所述光谱曲线进行光谱定标，得到恢复曲线，包括：

35、对所述光谱曲线进行曲线拟合，得到拟合曲线；

36、根据所述拟合曲线确定极值位置，并利用所述极值位置对所述拟合曲线进行标定，得到恢复曲线。

37、可选地，所述对所述光谱曲线进行曲线拟合，得到拟合曲线，包括：

38、从所述光谱曲线中随机选取特征点，对所述特征点进行拟合，得到初始拟合曲线；

39、所述初始拟合曲线表示为：

40、

41、其中，ij表示第j个特征点对应的初始拟合曲线的曲线值，yj表示第j个特征点，j表示所述特征点的总数，b0表示预设的第一计算参数，b1表示预设的第二计算参数，b2表示预设的第三计算参数；

42、根据所述初始拟合曲线及预设的测量曲线进行计算，得到偏差平方和；

43、利用下述公式计算偏差平方和：

44、

45、其中，s表示所述偏差平方和，ij表示第j个特征点对应的初始拟合曲线的曲线值，i'j表示第j个特征点对应的测量曲线的测量曲线值，j表示所述特征点的总数；

46、根据所述偏差平方和确定拟合系数，基于所述拟合系数对所述初始拟合曲线进行更新，得到拟合曲线。

47、可选地，所述对所述初始污水图像进行直方图均衡化处理，得到污水均衡图像，包括：

48、对所述初始污水图像进行归一化处理，得到归一化图像；

49、对所述归一化图像进行均衡化处理，得到初始均衡图像；

50、对所述初始均衡图像进行去噪处理，得到污水均衡图像。

51、为了解决上述问题，本发明还提供一种基于高光谱的污水成像系统，所述系统包括：

52、污水数据处理模块，用于获取污水数据，对所述污水数据进行压缩感知处理，得到污水压缩数据；

53、光谱曲线生成模块，用于对所述污水压缩数据进行细节补偿，得到污水标准数据，并根据所述污水标准数据生成光谱曲线；

54、反射率数值确定模块，用于对所述光谱曲线进行光谱定标，得到恢复曲线，并获取反射能量，根据所述反射能量及所述恢复曲线确定反射率数值；

55、初始污水图像生成模块，用于利用预设的高光谱根据所述污水标准数据、所述恢复曲线及所述反射率数值生成初始污水图像；

56、图像均衡化处理模块，用于对所述初始污水图像进行直方图均衡化处理，得到污水均衡图像。

57、为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

58、至少一个处理器；以及，

59、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

60、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述所述的基于高光谱的污水成像方法。

61、为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一个计算机程序，所述至少一个计算机程序被电子设备中的处理器执行以实现上述所述的基于高光谱的污水成像方法。

62、本发明实施例通过对污水数据进行压缩感知处理，能够准确得到污水压缩数据；通过对污水压缩数据进行细节补偿，使得到的污水标准数据更加精确；通过污水标准数据能够准确生成光谱曲线；通过对光谱曲线进行光谱定标，使得到的恢复曲线更加精确，从而保证生成污水图像时的准确性；通过反射能量及恢复曲线能够准确确定反射率数值；通过污水标准数据、恢复曲线及反射率数值能够准确生成初始污水图像；通过对初始污水图像进行直方图均衡化处理，能够提高污水均衡图像的准确性。因此本发明提出的基于高光谱的污水成像方法、系统、电子设备及存储介质，可以解决如何通过污水数据确定利用高光谱成像时的数据，从而提高生成污水图像的准确性的问题。