一种基于MATLAB的活性污泥絮体分析方法

摘要

一种基于MATLAB的活性污泥絮体分析方法，包括以下步骤：(一)采集图像：(二)图像处理：(1)读入采集图像；(2)将RGB图像转化为灰度图像；(3)去除噪声处理；(4)图像二值化；(5)开运算和闭运算，光滑边缘处理；(6)确定目标菌胶团并进行标记；(7)填充；(8)目标区域灰度图；(9)计算目标区域灰度图的灰度值之和；(10)计算目标区域面积；(11)计算目标区域密实度；(12)获取目标区域的边界；(三)提取特征信息：(1)计算菌胶团尺寸指标；(2)计算菌胶团形态指标；(3)计算丝状菌指标。该方法以于MATLAB分析软件为平台，应用图像分析技术进行活性污泥絮体的定量分析，保证了分析结果的客观性、可靠性与高效性。

主权项

一种基于MATLAB的活性污泥絮体分析方法，其特征是，包括以下步骤：(一)采集图像：取新鲜活性污泥制成观测玻片，在显微镜下观察，以获取完整活性污泥菌胶团为标准，拍照并采集图像；(二)图像处理：(1)读入采集图像；(2)将RGB图像转化为灰度图像；(3)去除噪声处理；(4)图像二值化；为了确定目标菌胶团，对图像进行二值化；(5)开运算和闭运算，光滑边缘处理；(6)确定目标菌胶团并进行标记；选取最大联通区域作为最大的菌胶团，利用八邻域标记算法标记目标菌胶团；(7)填充；填充二值图像前景区域内出现的黑色孔洞，以降低对计算结果准确性的影响；(8)目标区域灰度图；以“密实度”来表示污泥采集图像中菌胶团密实程度，“密实度”为目标区域内灰度值之和与目标区域面积的比值，图像灰度值的范围为0～255，对应图像中的颜色为从黑到白，越密实的菌胶团图像颜色越深，灰度越小；越松散的菌胶团图像颜色越浅，灰度越大；(9)计算目标区域灰度图的灰度值之和；灰度值之和表征了密实度，将目标区域灰度图的灰度值相加，黑色为0，白色为255，灰度值之和越大表明密实度越小，灰度值之和越小表明密实度越大；(10)计算目标区域面积；(11)计算目标区域密实度；在获得目标区域的面积和灰度值总和的前提下，根据公式：密实度＝灰度值之和/菌胶团面积，计算目标区域密实度；(12)获取目标区域的边界；为了计算目标区域的周长，进行圆度计算，通过边缘检测以获取目标区域的轮廓边界；(三)提取特征信息：(1)计算菌胶团尺寸指标：①菌胶团面积Area；②菌胶团周长Perimeter③等效圆直径④菌胶团长度length；⑤菌胶团宽度width；(2)计算菌胶团形态指标：①圆度Ro：$Ro=\frac{4\pi Area}{{\mathrm{Perimeter}}^2},$②三维纵横比AR：$AR=1+\frac{4}{\pi }(\frac{lenth}{width}-1),$③密实度Avergray：$Averygray=\frac{Sumgray}{Area},$④分形维数FD；(3)计算丝状菌指标：菌丝长度FL。