基于機(jī)器視覺的絮體檢測與在線沉速測量研究與應(yīng)用.pdf

1、飲用水的處理流程一般包含混凝、沉淀、過濾和消毒等環(huán)節(jié)，混凝劑的投加量不僅直接影響混凝的效果，也關(guān)系到凈水廠的供水水質(zhì)與制水成本。水處理中混凝（絮凝）過程復(fù)雜，影響因素多，具有非線性、大滯后的特點，原水水質(zhì)、混凝劑的種類、PH值等因素都會對混凝過程產(chǎn)生影響，準(zhǔn)確控制混凝劑的投加量是一個十分困難的問題。絮體沉降速度檢測（FVD）是一種高效、較準(zhǔn)確的檢測方法，它以絮體的沉降速度為主要參量，可不考慮復(fù)雜的物理化學(xué)過程。針對目前FVD控制系統(tǒng)中普

2、遍存在沉降速度的測量不準(zhǔn)確和數(shù)學(xué)模型不完善的現(xiàn)狀，提出一個以沉淀池的沉降速度作為主控，絮體等效粒徑、數(shù)量等參數(shù)作為輔控的多源數(shù)據(jù)融合的混凝投藥模型。搭建實驗的硬件系統(tǒng)；研究絮體檢測分割改進(jìn)算法，改善絮體圖像分割效果，進(jìn)而獲取更精確的絮體等效粒徑等特征參數(shù)；提出基于粒子濾波的沉降速度測量的改進(jìn)算法；編程實現(xiàn)改進(jìn)算法，軟件實現(xiàn)了對絮體數(shù)量、面積和等效粒徑等參數(shù)以及沉速的在線精確實時檢測，為改進(jìn)模型提供了數(shù)據(jù)支持。本文主要的工作如下：

3、　?。?）根據(jù)檢測和沉降速度測量系統(tǒng)的需求，定制水處理的絮凝池、沉淀池等裝置，同時根據(jù)絮體特征，選擇合適的CCD相機(jī)及鏡頭等，組建了一個實驗環(huán)境下的絮體檢測和沉降速度測量硬件系統(tǒng)，為在線測量系統(tǒng)的研究提供了實驗條件。
　?。?）對現(xiàn)場采集的高質(zhì)量圖像進(jìn)行去噪等預(yù)處理；對不同分割檢測算法進(jìn)行研究，設(shè)計基于粒子群優(yōu)化增強(qiáng)大津法的改進(jìn)檢測算法，利用改進(jìn)算法對圖像進(jìn)行分割檢測，之后對處理后的圖像運(yùn)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)分析方法進(jìn)一步處理，最后利用按

4、行掃描的連通域識別算法獲取絮體的數(shù)量、面積、等效粒徑等參數(shù)。
　?。?）對不同的多目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行了研究，設(shè)計基于粒子濾波和壓縮感知改進(jìn)絮體跟蹤算法，有效對絮體進(jìn)行了跟蹤，解決了跟蹤過程中的交叉、遮擋等現(xiàn)象，繪制了絮體運(yùn)動軌跡，并按坐標(biāo)運(yùn)算方法獲取了沉降速度，提高絮體沉速測量的準(zhǔn)確度。
　　（4）提出適用于絮體在線測量系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，利用改進(jìn)算法，基于VS2010的平臺，采用C++語言，編寫絮體檢測和沉降速度測量在線系統(tǒng)的軟