[发明专利]污泥沉降全过程自动分析装置及方法

权利要求书

1.一种污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：包括观察箱箱体、计量泵、量筒、可编程控制器、工业摄像机、光源、电源模块、机箱空调模块、温度传感器、工业网关、图像识别处理服务器；观察箱箱体内安装固定量筒、工业摄像机、光源；由机箱空调模块为观察箱箱体内部提供恰当的环境温度，要求稳定达到某一特定温度，该特定温度取决于温度传感器在污水水源处的测定值；光源提供照明以满足拍摄要求，工业摄像机拍摄的图像经可编程控制器收集、工业网关传输至图像识别处理服务器检测识别污泥性状。

2.根据权利要求1所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：还包括图形服务器和WEB发布服务器；图形服务器保存识别完成后的识别视频及分析结果；WEB发布服务器通过工业网关将识别视频和识别结论发送至相关人员。

3.根据权利要求1所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：所述图像识别处理服务器中安装有污泥性状检测识别模型软件系统；污泥性状检测识别模型包括预处理模块、特征金字塔生成模块、定位及分类模块、检测结果后处理模块以及结果融合模块；特征金字塔生成模块生成多个不同尺度的特征图；定位及分类模块对特征金字塔生成模块输出的多个不同尺度的特征图设置先验轮廓框识别出污泥沉降特征轮廓，分别通过对应的卷积层输出所述污泥性状特征轮廓属于每一个类别的概率；检测结果后处理模块采用非最大值抑制法对定位及分类模块输出的每一个类别的概率进行后处理；结果融合模块将多个不同尺度的特征图的检测和识别结果进行融合，进行非最大值抑制后，通过投票方式输出融合后的污泥性状类别。

4.根据权利要求3所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：所述预处理模块对工业摄像机拍摄的图像进行归一化处理；特征金字塔生成模块包括四级下采样残差块和三级上采样残差块；四级下采样残差块依次串联，对归一化后的图像进行下采样提取特征图；第一级上采样残差块对第四级下采样残差块输出的特征图进行上采样后与第三级下采样残差块输出的特征图进行融合；第二级上采样残差块对第一级上采样残差块输出的特征图进行上采样后与第二级下采样残差块输出的特征图进行融合；第三级上采样残差块对第二级上采样残差块输出的特征图进行上采样后与第一级下采样残差块输出的特征图进行融合；三级上采样残差块输出的融合后的特征图构成特征金字塔。

5.根据权利要求4所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：所述定位及分类模块，对所述第一级上采样残差块输出的特征图设置第一、第二先验轮廓框，对所述第二级上采样残差块输出的特征图设置第三、第四先验轮廓框，对所述第三级上采样残差块输出的特征图设置第五、第六先验轮廓框；第一至第六先验轮廓框的尺寸依次递减。

6.根据权利要求3所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：所述所述定位及分类模块通过对污泥沉降性状进行聚类分析获得先验轮廓框的尺寸。

7.根据权利要求3所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：采用非最大值抑制法进行所述检测结果后处理，包括按照识别的类别概率分布取最大值所对应索引，然后计算具有与最大值所对应的索引相同的泥水分离界面的位置坐标的交并比，将交并比大于设定阈值的检测框去除，得到后处理的检测结果。

8.根据权利要求3所述的污泥沉降全过程自动分析装置，其特征在于：所述结果融合模块将多个不同尺度的特征图的检测和识别结果进行融合的操作包括计算各特征图中所有索引值的检测框的交并比，当交并比大于设定阈值时，通过投票方式得出融合后的污泥性状的类别，对融合后的污泥性状的类别进行非最大值抑制后输出污泥性状的类别。