(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211324952.X (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 南通海阳节能环保科技有限公司 地址 226000 江苏省南 通市海门市三厂街 道中华东路2号 (72)发明人 方创珠　 (74)专利代理 机构 邯郸泽科知识产权代理有限 公司 13169 专利代理师 邹冰 (51)Int.Cl. G06V 10/75(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06T 7/00(2017.01) G01N 21/25(2006.01) (54)发明名称 基于图像频域分析的微生物污水池污水高 效处理方法 (57)摘要 本发明涉及污水处理领域， 具体涉及基于图 像频域分析的微生物污水池污 水高效处理方法， 包括： 在微生物污水处理池中设置第一检测点和 第二检测点， 根据第一检测点和第二检测点的污 水图像获得第一光照图和第二光照图； 通过对第 一光照图和第二光照图的频域分析， 分别获得污 水在微生物处理前后的水质变化图和杂质变化 图， 进而得污水处理特征， 结合所有检测点的污 水图像进而获得平均污水处理特征； 统计不同时 刻的平均污水处理特征获得污水处理有效性， 根 据污水处理有效性的大小控制污水处理过程。 本 发明通过水质变化图和杂质变化图准确完备的 描述微生物对污水处理前后的水体的变化特征， 进而获得准确的污水处理特征， 保证了污水处理 过程高效且节能。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 115410016 A 2022.11.29 CN 115410016 A 1.基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特征在于， 该方法包括以 下步骤： 在微生物污水处理池中设置预设数量的第 一检测点和预设数量的第 二检测点， 对于任 意一个第一、 第二检测点对， 根据第一检测点处采集到的第一污水图像、 第二检测点处采集 到的第二污水图像得到低频像素类别和高频像素类别， 根据低频像素类别获得初始水质分 布图和目标 水质分布图， 根据高频像素类别获得初始杂质分布图和目标杂质分布图； 将初始水质分布图和目标水质分布图中的像素进行匹配， 获取任意一对 匹配成对的像 素分别在第二污水图像的亮度图和 第一污水图像的亮度图上的灰度值的第一差值， 那么将 所有匹配成对的像素的所述第一差值构成的图像称为水质变化图； 根据初始杂质分布图和目标杂质分布图获得初始杂质密度图和目标杂质密度图， 将初 始杂质密度图和目标杂质密度图中的像素进 行匹配， 获取任意一对匹配成对的像素分别 在 第一污水图像的亮度图和 第二污水图像的亮度图上的灰度值的第二差值， 那么将所有匹配 成对的像素的所述第二差值构成的图像称为杂质变化图； 根据水质变化图与杂质变化图获得水质杂质权重分布图， 然后以水质杂质权重分布图 上每个像素 的灰度值为权重对水质变化图和杂质变化图上的所有像素的灰度值进行加权 求和获得的结果称为一个第一、 第二检测点对污水 处理特征， 然后计算所有第一、 第二检测 点对的污水处 理特征的均值， 称为平均污水处 理特征； 根据预设时间内每个时刻的平均污水处理特征的计算污水处理 的有效性； 根据污水处 理有效性的大小控制污水处 理的鼓风速率以及更 换微生物填充料。 2.根据权利要求1所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的得到低频像素类别和高频像素类别的步骤 包括： 根据第一污水图像和第二污水图像分别获得第一 光照图像和第二 光照图像； 分别第一光照图像和第 二光照图像从空域变换到频域， 分别获得第 一频域图像和第 二 频域图像， 获取第二频域图像上比第一频域图像上灰度值大 的所有像素， 获取所述所有像 素与第一频域图像上中心 点的像素的欧式距离， 对获得的所有欧式距离进行K ‑Means聚类， 获得两个类别， 所述的两个类别中所有欧式距离的均值最大的类别中对应的像素集合称为 高频像素类别， 所述的两个类别中所有欧式距离的均值最小的类别中对应的像素集合称为 低频像素类别。 3.根据权利要求1所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的根据低频像素类别获得初始水质分布图和目标水质分布图， 根据高频像素 类别获得初始杂质分布图和目标杂质分布图的步骤 包括： 在第一频域图像和第二频域图像上， 保持低频像素类别 中所有像素的灰度值不变， 低 频像素类别 之外的所有像素 的灰度值设置为0， 然后再将第一频域图像和第二频域图像从 频域反变换到空域， 分别获得初始水质分布图和目标 水质分布图； 在第一频域图像和第二频域图像上， 保持高频像素类别 中所有像素的灰度值不变， 高 频像素类别 之外的所有像素 的灰度值设置为0， 然后将第一频域图像和第二频域图像从频 域反变换到空域， 分别获得初始杂质分布图和目标杂质分布图。 4.根据权利要求1所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的根据水质变化图与杂质变化图获得 水质杂质权 重分布图的步骤 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115410016 A 2获取水质变化图与杂质变化图的做差， 结果称为差值图， 利用预设的映射曲线对差值 图上的灰度值进行映射， 获得的结果进行归一 化处理后称为水质杂质权 重分布图。 5.根据权利要求1所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的污水处 理的有效性的获取步骤 包括： 根据预设时间段内每个时刻的平均污水处理特征， 拟合出平均污水处理特征与时间的 线性模型， 获取 所述线性模型的斜 率， 所述斜率作为污水处 理的有效性。 6.根据权利要求3所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的初始杂质密度图和目标杂质密度图的获取步骤 包括： 对初始杂质分布图进行二值化处理， 获得初始杂质密度二值图， 以初始杂质密度二值 图上任意一个像素为中心构建一个预设大小的窗口， 计算初始杂质密度二值图上的在窗口 内的连通域个数， 称为任意一个像素 的杂质分布密度， 初始杂质密度二值图上所有像素 的 杂质分布密度构成的图像称为初始杂质密度图； 同理根据目标杂质分布图获得目标杂质密度图。 7.根据权利要求1所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述将初始水质分布图和目标水质分布图中的像素进行匹配， 需要使获得 的所有 匹配成对的像素之 间的灰度值差异之和最小； 所述将初始杂质密度图和目标杂质密度图中 的像素进行匹配， 也需要 使获得的所有匹配成对的像素之间的灰度值差异之和最小。 8.根据权利要求2所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的根据第一污水图像和 第二污水图像分别获得第一光照图像和 第二光照图像 的步骤包括： 获取第一污水图像上任意一个像素在所有通道上的灰度值， 将所述的所有通道上的灰 度值的熵的倒数作为任意一个像素的光照异常程度， 所有像素的光照异常程度构成的图像 称为第一 光照图像； 同理根据第二污水图像上 所有像素的光照异常程度获得第二 光照图像。 9.根据权利要求1所述的基于图像频域分析的微生物污水池污水高效处理方法， 其特 征在于， 所述的第一检测点设置在没有微生物的污水处， 每个第一检测 点由光源和多光谱 相机构成； 所述的第二检测 点设置在有微生物的污水处， 每个第二检测 点由光源和多光谱 相机构成， 所有第一检测点和第二检测点 光源强度一样。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115410016 A 3