一种活性污泥法的污水处理图像增强方法与流程

本发明涉及图像数据处理，具体涉及一种活性污泥法的污水处理图像增强方法。

背景技术：

1、活性污泥法是一种常用的污水处理技术，其原理是利用微生物将有机物质降解为无机物质，从而达到净化水质的目的。为了更好的观察在污水处理过程中污泥的分布以及沉淀情况，在一些污泥分布数量较少的区域需要对图像进一步的增强才可以更好的对其进行观察和分析。因此本发明通过结合污泥的特征信息对污泥数量较少的区域进行针对性图像增强从而优化污水处理工艺，提高污水处理效率和水质。

2、在众多图像增强的方法中，由于污水处理中污泥在未沉淀时具有较多的边缘信息，一半的图像增强算法会将边缘模糊，不利于污泥检测，因此使用限制对比度自适应直方图均衡化进行图像增强，而对于传统的限制对比度自适应直方图均衡化，剪切限制系数是恒定的，无法突出增强重点。以此需要根据图像的特点省去不需要计算的子图像节省一定的计算量。将需要进行增强的区域进一步细分并根据污泥特点来自适应剪切限制系数来增强图像的对比度。

技术实现思路

1、本发明提供一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，以解决剪切限制系数恒定，无法突出增强重点的问题，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明一个实施例提供了一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，该方法包括以下步骤：

3、获取处理灰度图和处理边缘图；

4、将处理边缘图分为若干子块，获取处理边缘图中每个边缘点的向量方向；基于向量方向得到每个边缘点的权重值；根据每个子块内边缘点的权重值计算子块内污泥的比例，根据子块内污泥的比例得到处于反应状态的低密度子块；

5、在处理灰度图内，将每个低密度子块分为若干像素块，计算每个像素块的灰度均值以及灰度方差，根据像素块内像素点的灰度值以及像素块的灰度均值和灰度方差得到每个像素点的自相关值；根据像素块内每个像素点的自相关值以及子块内污泥的比例得到自适应剪切限制系数；

6、根据自适应剪切系数完成处理灰度图的增强。

7、优选的，所述获取处理边缘图中每个边缘点的向量方向的方法为：

8、将处理边缘图中的每个边缘点都看做关键点，使用sift描述子对关键点提取，得到每个关键点对应的向量，基于向量得到每个边缘点对应的向量方向。

9、优选的，所述基于向量方向得到每个边缘点的权重值的方法为：

10、根据每个像素点的向量方向分类选取得到流动角度，将每个像素点的向量方向和流动角度作差，令1减去差值的绝对值与九十度的比值作为每个边缘点的权重值。

11、优选的，所述根据每个像素点的向量方向分类选取得到流动角度的方法为：

12、将所有边缘点中，向量方向相同的边缘点分为一类，将所有类中边缘点数量最多的一类所对应的向量方向记为流动角度。

13、优选的，所述根据每个子块内边缘点的权重值计算子块内污泥的比例的方法为：

14、将每个子块内所有边缘点的权重值进行累加，并将累加后的结果值和每个子块内所有像素点的数量比值作为子块内污泥的比例。

15、优选的，所述根据像素块内像素点的灰度值以及像素块的灰度均值和灰度方差得到每个像素点的自相关值的方法为：

16、将像素块内的每个像素点都记为标准像素点，将标准像素点的灰度值与灰度均值作差得到第一差值，将像素块内的任意一个像素点记为比较像素点，将比较像素点的灰度值与灰度均值作差得到第二差值，将第一差值和第二差值的乘积记为第一乘积，标准像素点坐标不变，比较像素点坐标遍历整个像素块，得到标准像素点的像素块内像素点数量的第一乘积，将标准像素点的所有第一乘积求均值，第一乘积的均值与灰度方差的倒数相乘得到每个标准像素点的自相关值，由此得到每个像素块每个像素点的自相关值。

17、优选的，所述根据像素块内每个像素点的自相关值以及子块内污泥的比例得到自适应剪切限制系数的方法为：

18、，

19、式中，表示像素块内像素点的数量，表示第i个子块内污泥的比例，表示第j个像素块内坐标为的像素点归一化自相关值，表示第j个像素块内所有像素点的自相关值的均值，表示以自然常数为底的指数函数，表示第j个像素块的自适应剪切限制系数。

20、本发明的有益效果是：本发明根据活性污泥法处理污水过程中污泥区域边缘信息较多的图像信息排除掉不需要进行增强的部分从而节省一定的算力，同时将选取出来需要增强的部分根据其内部信息的相关性来进行自适应增强，得到自适应的剪切系数，根据不同的增强部分得到不同的剪切系数，对图像进行自适应增强，从而达到只增强目标区域的目的，更精确的增强区域以及拥有更少的计算量，后有将整张图像分块使用线性差值法解决局部图像增强导致的块效应。

技术特征：

1.一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，所述获取处理边缘图中每个边缘点的向量方向的方法为：

3.根据权利要求1所述的一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，所述基于向量方向得到每个边缘点的权重值的方法为：

4.根据权利要求1所述的一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，所述根据每个像素点的向量方向分类选取得到流动角度的方法为：

5.根据权利要求1所述的一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，所述根据每个子块内边缘点的权重值计算子块内污泥的比例的方法为：

6.根据权利要求1所述的一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，所述根据像素块内像素点的灰度值以及像素块的灰度均值和灰度方差得到每个像素点的自相关值的方法为：

7.根据权利要求1所述的一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，其特征在于，所述根据像素块内每个像素点的自相关值以及子块内污泥的比例得到自适应剪切限制系数的方法为：

技术总结
本发明涉及图像数据处理技术领域，提出了一种活性污泥法的污水处理图像增强方法，包括：获取处理灰度图和处理边缘图；将处理边缘图分为若干子块，获取边缘点的向量方向；得到边缘点的权重值；根据子块内边缘点的权重值计算子块内污泥的比例，得到低密度子块；在处理灰度图内，将每个低密度子块分为若干像素块，获取像素块的灰度均值和灰度方差，基于此结合像素点的灰度值得到像素点的自相关值；根据像素点的自相关值和子块内污泥的比例得到自适应剪切限制系数；根据自适应剪切系数完成处理灰度图的增强。本发明获取自适应剪切系数，对图像进行局部增强，更精确，计算量更低。

技术研发人员：朱四富
受保护的技术使用者：青岛国源中创电气自动化工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13