[发明专利]多模态光学成像水质遥感检测装置与污染特征提取方法

权利要求书

1.一种多模态光学成像水质遥感检测装置，其特征在于，所述装置包括：白光光源与荧光激发光源组合的光源，成像相机与滤光轮组合的图像采集装置；

采用滤光轮分别切换窄带滤光片，获取不同波长光谱成像信号，可实现吸收光谱与荧光光谱相结合的多模态光学成像方式；

各个成像相机得到的图像编程为数字信号后传输至数据采集与处理系统进行处理，提取污染物特征；

其中，所述提取污染物特征的操作为：

采用仿射变换方法，对测量到的吸收光谱及荧光光谱图像进行配准，实现图像测量范围及分辨率的一致；

通过图像融合求得吸收光谱图像与荧光图像间的相关系数矩阵，由相关系数矩阵计算特征值和特征向量，再求得各主分量图像；然后将荧光图像数据进行对比度拉伸，使之与吸收光谱图像数据集具有相同的均值和方差；最后两个主成分矩阵相加，经PCA逆变换得到融合图像；

逐个统计融合后的图像特征，具体为：选取像素间距d＝1，0°方向计算能量、信息熵和对比度特性；

以灰度均值、方差、灰度共生矩阵的能量和相关性为特征向量，采用支持向量机对融合后的图像特征进行分类，从而实现广阔水域中不同污染特征的提取，具体为：

采用支持向量机对红外影像空间下序列图像的局部纹理特征进行分类：

以能量、对比度和熵值作为输入参数，输入到已经找到的最佳分隔超平面w·x+b＝0中，该平面即为分类的决策边界，其中w是法向量，b为截距；

将特征值分在平面两边，从而识别不同污染图像特征，并进行分类。

2.一种多模态光学成像污染特征提取方法，其特征在于，所述提取方法包括：

采用仿射变换方法，对测量到的吸收光谱及荧光光谱图像进行配准，实现图像测量范围及分辨率的一致；

通过图像融合求得吸收光谱图像与荧光图像间的相关系数矩阵，由相关系数矩阵计算特征值和特征向量，再求得各主分量图像；然后将荧光图像数据进行对比度拉伸，使之与吸收光谱图像数据集具有相同的均值和方差；最后两个主成分矩阵相加，经PCA逆变换得到融合图像；

逐个统计融合后的图像特征，具体为：选取像素间距d＝1，0°方向计算能量、信息熵和对比度特性；

以灰度均值、方差、灰度共生矩阵的能量和相关性为特征向量，采用支持向量机对融合后的图像特征进行分类，从而实现广阔水域中不同污染特征的提取；具体为：

采用支持向量机对红外影像空间下序列图像的局部纹理特征进行分类：

以能量、对比度和熵值作为输入参数，输入到已经找到的最佳分隔超平面w·x+b＝0中，该平面即为分类的决策边界，其中w是法向量，b为截距；

将特征值分在平面两边，从而识别不同污染图像特征，并进行分类。

3.根据权利要求2所述的一种多模态光学成像污染特征提取方法，其特征在于，所述对测量到的吸收光谱及荧光光谱图像进行配准具体为：

对吸收光谱图像及荧光图像进行相关性计算；

根据计算得到不同方向的图像相关性系数，然后对两针图像进行坐标变换配准，当计算得到的相关系数为1时，达到图像配准精度。