基于粒子群优化絮体图像分割算法的设计和应用.pdf

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________쮶쪿톧캻싛컄基于粒子群优化絮体图像分割算法的设计和应用学位申请人：王建宾学科领域：计算机应用技术校内导师：谢昕教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的

2、地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________摘要基于粒子群优化絮体图像分割算法的设计和应用摘要水厂饮用水的处理一般包含混凝、沉淀、过滤和消毒等环节，混凝是极其重要的工艺，混凝剂的投加量不仅直接影响混凝效果，而且影响供水水质和水厂的制水成本。显示絮凝控制FCD（FlocculationCont

3、rolDevice）系统通过机器视觉测量絮体等效粒径来实现对絮凝过程的控制，能有效避免各种外界环境因素的影响，是一种高效、准确的水处理检测方法，但是FCD对絮体的识别精度低，检测时间长，其中絮体图像分割是其关键一步。因此，为了达到提高絮体图片分割质量与速度的目的，本文先将絮体图像进行非线性灰度拉伸，再用粒子群优化算法分别结合OSTU和最大熵的方法进行分割，最后将分割后的图像应用形态学滤波进行先开后闭的运算，从而实现对絮体等效粒径和相关参数的快速计算。本文的主要工作如下：（1）根据絮体图像分割的需求，定制了水处

4、理沉淀池、混凝池、投药泵等装置，购置了相应的工业摄像机、防水照明设备及镜头等，搭建了水处理混凝过程中絮体图像的在线采集及处理系统。（2）对现场采集絮体图像进行预处理，包括图像降噪，灰度拉伸等。分别采用均值滤波、中值滤波和简单统计滤波方法进行操作，并对滤波结果进行对比；利用灰度均衡拉伸法对絮体图像进行拉伸。对预处理前和预处理后的灰度直方图进行分析，以方便后续采用本文算法对絮体进行分割。（3）将直方图法、迭代及原始OSTU算法应用于絮体图像的分割，针对传统分割算法在絮体图像分割中存在的大面积白色、精确度低和时间复

5、杂度高等不足，提出了基于粒子群优化算法结合OSTU和最大熵的改进絮体分割算法，给出了两种算法的具体运算步骤，并分别进行了分割实验。最后对分割结果进行形态学滤波，为计算絮体等效粒径和相关参数打下良好的基础。（4）用Matlab仿真技术对絮体的沉速和状态进行了仿真，以确定当前的絮体状态满足图像提取的要求。基于VS2013的平台，采用VC++语言，提出适用于絮体在线分割系统的软件结构，编程实现了改进的两种絮体图像分割算法，完成了絮体图片的准确、快速分割，操作简洁，界面友好。运行结果显示两种算法的分割结果均比较理想。

6、关键词：絮体，图像分割，粒子群优化，OSTU，最大熵IAbstractDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHEFLOCSIMAGESSEGMENTATIONALGORITHMBASEDONPARTICLESWARMOPTIMIZATIONABSTRACTDrinkingwatertreatmentprocessgenerallyconsistsofcoagulation,sedimentation,filtrationanddisinfection.Dosingamountofcoagulan

7、tandtheeffectofcoagulationwilldirectlyaffectthedrinkingwaterqualityofresidentsalsothewaterpurificationcost.FlocculationControlDevice(FCD)achievethecontrolofflocculationprocessbymeasuringtheequivalentsizeofflocs,whichcaneffectivelyavoidallkindsofexternalenvi

8、ronmentalfactors.Itisakindofefficientandaccuratedetectionmethodbasedonmachinevision,butitstillhassomedisadvantagessuchaslowidentificationprecisionandlongtestingtime.Theflocsimagesegmentationisthekeyste