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读长江流域图，回答下列各题。
（1）请在图上适当位置用“∥”符号画出三峡水利枢纽的位置。长江上游水能资源丰富的原因是_______________________________；___________________________________。（2）长江中游最大的威胁是________，形成该威胁的人为原因是________________________________________________________________________________。（3）长江流域在我国经济中占有突出地位，分别形成了以________（城市）为中心的下游经济区，以________（城市）为中心的中游经济区，以________（城市）为中心的上游经济区。（4）长江下游地区突出的环境问题是水体和大气的质量普遍下降，特别是以________（湖泊）为代表的水污染相当严重。
题型：综合读图题难度：中档来源：0125
（1）画在宜昌西侧；流经我国地势的三级阶梯，落差；长江流域位于湿润区，年降水丰富，径流量大（2）洪水；围湖造田，削弱了湖泊对长江洪峰的调节作用，上游地区乱砍滥伐、陡坡开荒，造成水土流失（3）上海；武汉；重庆（4）太湖
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据魔方格专家权威分析，试题“读长江流域图，回答下列各题。（1）请在图上适当位置用“∥”符号画出..”主要考查你对&&河流的综合开发&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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河流的综合开发
河流的综合开发（以田纳西河、长江为例）： 1．长江三峡工程建设的意义和作用（1）防洪 长江洪水灾害：主要是由于上游干流及中游支流洪水来量大，中游没有足够的调洪、滞洪场所，再加上河道宣泄能力不足所致。造成洪灾的原因。首先是自然因素。流域面积广、支流多、干流汛期长、水量大，如流域内普降暴雨，南北支流同时来水，尤其是上游川江洪水也随之袭来，多股洪水遭遇叠加在一起，长江干流就势必会出现特大洪水。其次人为原因加剧了长江中下游的洪水灾害（过度砍伐，陡坡开荒等造林水土流失的加剧和围湖造田等） 三峡工程的防洪效益：长江三峡位于长江上游干流重庆奉节日帝城至湖北宜昌南津关，处于上游山区转人中下游平原的转换位置，控制着长江上游全部来水和来沙，并且对整个中下游洪水也有很好的控制作用。三峡工程建成后，可以使荆江河段的防洪标准由目前的10年一遇提高到100年一遇；如遇大于百年一遇的大洪水，配合分蓄洪工程及其他防汛措施，也可以避免荆江河段干堤溃决造成的毁灭性灾害。同时，由于上游洪水得到有效控制，可以大大缓解洪水对武汉市的威胁，减轻洞庭湖淤积，还可以大幅度减少分蓄洪水乱的巨大损失。因此，三峡工程的防洪作用所带来的社会效益、经济效益和环境效益均特别巨大，这是其他防洪措施所难以替代的，防洪的需要，成为三峡工程的首位目标 （2）发电：长江三峡段位于我国地势从第二级阶梯向第三级阶梯的过渡地带，河流落差大，水量大。建成后将是世界规模最大的水电站。长江流域特别是华中、华东地区能源供应不中。修建三峡水电站对于缓解华中、华东地区能源供应的紧张状况，减轻铁路运输的压力有重要意义 （3）航运：三峡工程的兴建可以从根本上改善川江航运条件。水库建成后，险滩淹没，水流趋缓，航道加深加宽，从而使航道的通过能力提高，运输成本可降低1/3 （4）三峡工程对中下游城市供水和农业灌溉，南水北调中线调水（三峡水库提水流往丹江口水库，再引水到华北）以及库区水产养殖等方面，发挥巨大的综合效益 2．百万移民及其安置 （1）移民安置任务的艰巨性（是三峡工程成败的关键） 三峡库区生态环境脆弱，经济贫因落后，特别是人多地少，产业劳动力容量低，使移民环境容量不足，这是移民安置遇到的最大困难 三峡地区教育、科技落后，人口文化素质较低，加上人们的风俗习惯和乡土观念，给移民安置增加了一定难度和障碍 移民得不到妥善安置，可能会留下闹返迁的后遗症，成为影响地区社会安定的不稳定因素。 （2）移民安置条件 三峡地区有较为丰富的资源和潜在的环境容量（从宏观、库区移民结构、土地资源三方面分析） 三峡移民大多可以就地后靠、就近安置，这是三峡移民的一大特色 三峡工程建设周期长、使得安置移民的生产和生活工作有足够的时间从容进行 三峡移民得到政府的重视和全国的支援。对三峡库区移民，国家首次实行了开发性移民的方针 （3）开发性移民 过去水库移民长期沿袭按被淹没的实物量，向移民一次性发放赔偿费的做法。由于没有帮助移民开发新的生产出路，等赔偿费用完，移民的生活往往仍没有着落，从而产生种种问题和矛盾。 开发性移民也就是通过发展经济来安置移民，即除去一次性补偿外，移民投资作为开发资金，因地制宜地合理开发当地资源，发展经济、广辟生产安置门路，拓展环境容量，对移民迁建后的生产生活安置作全面安排 三峡工程对生态环境和名胜古迹的影响和对策：（1）三峡工程的生态环境效应 有利影响主要表现在中下游：有效减轻洪水对中下游地区生态与环境的破坏，改善中下游平原湖区人们的生存环境；有利于中下游血吸虫病的防治；减轻洞庭湖的萎缩和泥沙淤积；增加中下游枯水期流量，改善枯水期水质；调节局地气候。此外，与火力发电相比，还可减轻环境污染及酸雨危害等 不利影响主要表现在库区：水库蓄水将淹没土地、耕地；在移民开发和城市迁建过程中，处理不当可能产生新的水土流失和环境污染问题；水库可能诱发地震，并使库区发生滑坡等地质灾害的可能性增加；库区和库尾的泥沙淤积加重；三峡的自然景观受到一定的影响；对水生生物和珍稀物种的生存环境会产生一定影响；水库蓄水可能增加蚊虫孳生，对人群健康带来影响等 （2）生态与环境问题对策 一是不可逆转的影响，但仍可采取措施加以补救或挽回部分损失。淹没耕地、文物古迹、水生生物 二是影响较大，但可以采取有效措施，控制和减轻其不利影响。如水土流失问题、泥沙问题等 三是负面作用较小的影响。水库地震、陆生动植物的影响等 （3）三峡工程对自然景观和文物古迹的影响和对策 总的来说，三峡景观不会有太大的变化，奇峰秀色还在，峭壁陡岩尚存。建成后还会出现新的景观。 通过迁移重建、原地保护、开发新的旅游区等加以保护。
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158824239708173562237995231385200989日，我国乃至世界上最大、最先进的内河豪华游轮“总统旗舰”号如图在重庆港开航．这艘五星级万吨游轮于8日清晨起航，沿长江三峡国际黄金旅游线顺水而下，直至到达三峡工程所在地湖北宜昌．游客下船后，船受到的浮力变小，船身相对于水面将上浮&（填“上浮”、“下沉”或“不变”）．
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科目：初中物理
来源：学年城关一中八年级（下）期末物理试卷（解析版）
题型：填空题
日，我国乃至世界上最大、最先进的内河豪华游轮“总统旗舰”号如图在重庆港开航．这艘五星级万吨游轮于8日清晨起航，沿长江三峡国际黄金旅游线顺水而下，直至到达三峡工程所在地湖北宜昌．游客下船后，船受到的浮力&&& ，船身相对于水面将&&& &（填“上浮”、“下沉”或“不变”）．
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科目：初中物理
题型：填空题
日，我国乃至世界上最大、最先进的内河豪华游轮“总统旗舰”号如图在重庆港开航．这艘五星级万吨游轮于8日清晨起航，沿长江三峡国际黄金旅游线顺水而下，直至到达三峡工程所在地湖北宜昌．游客下船后，船受到的浮力________，船身相对于水面将________ （填“上浮”、“下沉”或“不变”）．
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科目：初中物理
来源：期末题
题型：填空题
日，我国乃至世界上最大、最先进的内河豪华游轮“总统旗舰”号如图在重庆港开航。这艘五星级万吨游轮于8日清晨起航，沿长江三峡国际黄金旅游线顺水而下，直至到达三峡工程所在地湖北宜昌。游客下船后，船受到的浮力__________，船身相对于水面将__________(填“上浮”、“下沉”或“不变”)。
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三峡在线：近年来追逐大学梦想的13个特殊高考考生(图)
三峡在线：近年来追逐大学梦想的13个特殊高考考生(图)
作者/编辑：2011高考
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近年来追逐的13个特殊考生(图)
收集整理：三峡在线
今天，一年一度的高考结束了，。其实，就在前几天高考前夕，三峡在线就看到报道：“高考最牛钉子户”连续第15次参加高考。44岁的成都人梁实已经连续14次参加高考，今年将是他第15次参加高考，有人认为梁实是“第一铁脑壳”、“高考最牛钉子户”、“现代范进”。
不管怎么说，三峡在线认为：无论是否作秀，也无论称呼他什么，但他“屡战屡败，屡败屡战”的勇气和奋斗不止的，还是令人十分和敬佩，也非常值得。
事实上，在取消了参加高考的年龄与婚否限制之后，很多人有了一而再、再而三地参加高考的机会和权利。三峡在线注意到，近年来，全国各地先后出现过不少类似的考生。他们都有一个共同的大学梦想。
当然，话又说回来，这些最固执的考生们屡次三番地参加高考，尽管在某种程度上折射出进步和制度，诠释了教育的本义。但三峡在线个人认为，这未必就意味着我们应该大力倡导这种价值追求和行为。毕竟高考不是的唯一出，高考，不该成为一个人一辈子的纠结。我以为。
下面就让我们一起来看看，近年来追逐大学梦想的13个特殊高考考生吧，在被他们的事迹感动的同时，三峡在线个人认为我们也应该多一些。在此，三峡在线要那些记者们的辛苦……
日，全国高考拉开序幕，全国共有933万名考生走进考场参加。当日，被誉为“高考最牛钉子户”的四川44岁考生梁实第15次参加高考。图片作者:孤岛/CFP
日，合肥，大学新校区的保安齐永章连续第9年参加高考，这将是他准备的最后一次参加高考。从2003年到2010年，一叠颜色和形式各异的准考证上的照片显示，齐永章从一脸稚气少年变成满脸成熟的小伙子。图片作者:王从启/CFP
日，贵阳，高考在即，刘政响默默的坐在书桌前，为高考做最后的冲刺。刘政响在家上晚自习，右腿假肢“陪伴”在他的。图片作者:黔中早报/CFP
日，52岁菜贩范国梁走进大学，在中文系教授和同乡的陪同下，进图书馆看书，到未名湖留影，还在蔡元培先生像前三鞠躬。“正是从蔡校长开始，北大沿袭兼容并包的传统，像我这样的人才有机会进课堂旁听。”仅读三年便因贫辍学的范国梁，自幼好文史，靠看书。此次抛妻别子只身进京，不图名利，不求文凭，只为圆北大求学梦。图片作者:京华时报王苡萱/摄商西、叶舒婧/文/CFP
日，蔡伟。4月23日，复旦大学经过专家考试和校招生小组，把38岁的蔡伟列入了2009生拟录取名单。导师为古文字学泰斗裘锡圭先生。38岁读博士并不稀罕，稀罕的是蔡伟只有学历，下岗十余年――8个月前，他还在锦州蹬三轮养家糊口，从未想过，人生最大的转折即将到来。图片作者:刘畅/CFP
日，，仝正国喜欢学习，家里到处是。历经五年高中、三度高考、两回命中、一次退学，60周岁的仝正国今年高考考了446分，被理工大学轻工录取了，《》()。 ◆分享好文◆图片作者:程子/CFP
日，石柱中学，35岁的秦治政在高2009级22班和一起听课。15年前，20岁的他了高考，把的机会让给了秦江波。弟弟不负哥哥的期望，成了博士。为圆大学梦，秦治政在博士弟弟的鼓励下重返，备战高考。图片作者:重庆晨报独家稿件/CFP
日，省拜泉县拜泉镇，
55岁的“小”学生马淑琴在做功课。今年55岁的马淑琴，12岁才上小学，可家境的她只读了一年，就不得不放弃学业参加劳动养家糊口。如今，她的三个儿女都已成家立业，马淑琴夫妇也过上了衣食无忧的。重新读书学知识成了马淑琴最大的和梦想。2007年9月，马淑琴在丈夫和儿女的支持下，毅然背起书包走进校门，当起了的小学生。图片作者:
王勇刚& 郭俊峰/CFP
日，北京，清华大学，曾被誉为“考霸”的张非接受采访，在身后帮他收拾东西。：2003年，张非在四川岳池一上北京大学。在北京大学学习时，因迷恋上网误了学业，被北京大学劝退。此后，张非到南充十一中学习，再备高考。2005年高考，张非以703分的成绩并列南充理科状元，考入清华大学。但张非却再次深陷网络，被清华大学退学。从清华大学回来后，张非深感各方压力重大。在父母的劝说下，张非到南充十中复习后参加了2007年高考。2007年7月，南充十中刚刚公布的红榜上，张非以张空谷之名，以南充市理科第二名的成绩被清华大学工程专业录入。图片作者:京华时报周民/CFP
10、田志慧
2006年3月，记者专访怀化学院音乐系大三学生――55岁的“田伯”田志慧。田志慧是省龙山县隆头镇坝村一位地道的土家族汉子，因为“文革”被迫中断高中学业，在家种田。1977年恢复高考后四次参加高考，终于在2003年、52岁的时候扣开大学之门，在湖南怀化学院艺术系音乐专业学习。每天清晨练声是他的必修课。图片作者:梁向锋/CFP
11、戴满鸿
日，重庆文理学院，31岁的“”戴满鸿在图书馆自习，她的儿子在一旁玩耍。她是1994年高考失利，随后到南宁等地。1998年，并生下孩子。2001年，得知高考不再限制学生年龄与婚否的后，开始买书复习。经过一年的复习与准备，参加了2002年的高考。2002年8月中旬，戴满鸿收到了重庆文理学院的录取通知书，并辞掉了已经干得很出色的工作，圆了自己的大学梦。图片作者:重庆晨报陈羽啸/CFP
12、侯忠民
205年9月2日，湖南株州54岁的退休老人侯忠民，正式成了十三中高一的一名新生。侯忠民，日生，原长铁总株洲机务段火车司机，现退休闲赋在家。老侯说，他在茶陵县一中后，因历史原因成了“黑五类”子女，没能继续上高中。平反后，下面4个弟妹都要读书，为家庭经济条件所限，24岁的他当上了一名铁路工人。此后30年间，想读书的始终没有达成。如今，大儿子大学毕业参加了工作，小儿子在读大学，办理完退休手续后，老侯想去读书的愿望越来越强烈。“我要用我的有生之年，来完成我一生的心愿！现在我该做的事做完了，是我读书的最好时机。”侯老讲。图片作者:杨抒怀/CFP
13、雷运姣
2005年6月，湖南涉外经济学院中文系53岁的女大学生雷运姣。雷运姣，1952年出生在湖南省永州市宁远县。她在44岁那年关了火红的时装店走进校门去读初中、高中，2002年参加全国高考，被湖南涉外经济学院中文系录取，2005年大专毕业后，留校任大园里学工处的心理、德育辅导员。图片作者:伟史/CFP
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三峡在线：近年来追逐大学梦想的13个特殊高考考生(图)相关高考信息92基于图像处理的三峡库区水域水华检测算法及预警研究
上亿文档资料，等你来发现
92基于图像处理的三峡库区水域水华检测算法及预警研究
第31卷第12期2010年12月；仪器仪表学报；ChineseJournalofScientif；Vol131No112Dec.2010；基于图像处理的三峡库区水域水华检测；算法及预警研究；石为人,贾承晖,王楷；(重庆大学自动化学院重庆400044)；摘要:针对传统水华监测方法存在的过分依赖人工操作；Researchonwaterbloomdete；onim
　第31卷 第12期2010年12月仪器仪表学报ChineseJournalofScientificInstrumentVol131No112Dec.2010基于图像处理的三峡库区水域水华检测*算法及预警研究石为人,贾承晖,王 楷(重庆大学自动化学院 重庆 400044)摘 要:针对传统水华监测方法存在的过分依赖人工操作、实时性差、成本高、普及性差、主观性大、劳动强度大等缺陷,提出了一种可以自动检测三峡库区水域水华现象的图像处理算法,并将该算法应用于库区水域水华预警。即利用历史数据建立颜色先验模型,运用改进的Camshift算法检测水华区域,通过区域面积的变化分析水华灾情趋势,并建立水华预警模型进而对水华预警。实验结果表明该算法应用于水面视频监控可以自动检测出水华区域并有效地对水华实时预警。关键词:水华检测;图像处理;改进的Camshift算法;水华预警;三峡库区中图分类号:TP391.41
文献标识码:A
国家标准学科分类代码:510.4050ResearchonwaterbloomdetectingalgorithmandearlywarningbasedonimageprocessingforThreeGorgesReservoirareaShiWeiren,JiaChenghu,iWangKai(CollegeofAutomation,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)Abstract:Traditionalwaterbloomdetectingmethodshavethefeaturessuchasover-relianceonmanualoperation,lowrea-ltime,highcos,tpoorpopularity,largesubjective,labor-intensiveandotherdefects.Aimingatthesede-fects,analgorithmbasedonimageprocessingtechnologywasproposed,whichcanautomaticallydetectwaterbloomsinThreeGorgesReservoirArea,andthealgorithmwasappliedtowaterbloomearlywarninginthereservoirarea.Thealgorithmuseshistoricaldatatoestablishacolorpriormode,lusesmodifiedCamshiftalgorithmtodetectthere-gionofwaterblooms,obtainsdisastertrendsaccordingtothechangeoftheareaofwaterblooms,andbuildsawaterblatlas,tthewaterbloomwarningisgiven.Experimentalresultsshowthatwhenappliedtowatersurfacevideosurveillancethealgorithmcanautomaticallydetecttheregionofwaterbloomsandcanrealizerealtimewaterbloomearlywarning.Keywords:modifiedCwaThreeGorgesReservoirArea泽湖都发生过/水华0,其蔓延的速度极其可怕,已经成1 引
言随着人类工业科技的飞速发展,大量的含有大量氮、磷的工、农业及生活废弃物排入水中,使得淡水出现富营养化,水华现象频繁出现。近年来,太湖、滇池、巢湖、洪收稿日期:2010-07
ReceivedDate:2010-07为一种不可忽视的环境灾害。三峡水利枢纽是世界上第一大水电工程,三峡水库蓄水后,长江变成一个河道型水库,致使库区水流流速变缓,大量耕地被淹没,同时在生产生活过程中产生的各种废弃物连同耕地中的N、P等[1]营养盐通过江水浸泡进入水体,使得三峡库区水域的*基金项目:国家科技重大专项-流域水环境风险预警及三峡库区示范课题(-003)资助项目2642仪 器 仪 表 学 报第31卷水华现象频发。每年暴发水华都会造成大面积的环境破坏和巨大的经济损失,因此对水华的发生、变化及灾情趋势做出监测预警是一项刻不容缓的任务。目前,水华的监测预警方法有人工监测、卫星遥感、水质自动在线监测等。下面分析一下这几种方法的优劣。1)人工监测是首先通过人工现场视觉和味觉观测,观测周期一般为每周观测一到两次,必要时每天观测一次,同时配备便携式水质监测仪器,现场测定水质参数。出现异常情况时就需要采集水样带回实验室进一步分析鉴定。该方法从采样采集到鉴出结果一般需要3天左右的时间,整个检测周期长,经过采样过滤和水质再变化误差较大,而且对藻类的鉴定主要依赖于经验,不同技术人员检测所得的结果也不同,需要有经验的分析人员方能确保良好的数据及长期一致性,分析人员的培训周期也较长,由此可见,人工检测方法耗费了大量的人力和时间,不适合快速、连续的水华预警监测。2)卫星遥感监测方法对大型湖泊或大型水域的监测具有宏观、动态等显著特点,其在水华监测上的应用有着人工检测不可比拟的优点,尽管这种方法可快速地对大面积水域进行监测,但受云层、风沙等气象条件影响较大,而且该技术的建设成本、运转成本均极高,需要跨部门跨大地区协调运作,难以在小型、隐蔽的地方湖泊的监测、管理部门以及企业和科研单位普及使用。3)自动在线监测大多数采用水下监测。即江河湖泊断面布设水下采样点来获取水质信息,以GSM方式传输到终端设备。这种监测方法应用比较广泛,由于水污染的复杂性和扩散性,如果想准确监测水质信息,就必须用昂贵的进口水质监测设备,而且要大量布设采样点,耗费太大,效果也不尽然理想,而且对污染的扩散规律、分布范围、水面污染界线和程度等水面信息根本无法获取。由于水华现象暴发过程最显著的变化就是视觉特征的变化,所以,水下监测配合水面视频监测是一种有效的手段。水面环境视频监测大多数是人工操作,即视频数据传回实验室后,主要依靠监控室的值机人员实时观看监控画面,来对水面异常事件作出判断并报警。但由于值机人员注意力和精力有限,很难同时、长时间注视大量屏幕,肉眼监控亦无法完全满足实时监控报警的要求。可见仅仅依靠值机人员来对视频监控明显存在着主观性和劳动强度大等问题,因此,若能实时提取水面藻类视频图像,运用数字图像处理技术,通过分析水面视觉特征的变化来自动判断有害藻类聚集面积的变化,做到藻类发展的早期监测、预报是非常有意义的。本文就是基于这种设想,在传统视频监测的系统引入图像处理技术,自动识别水华并预警,这样就可以为水华预警提供一种新的、快速监测手段,为监督管理部门处理解决突发性水[5-7][4][3][2]2 水华检测算法水华检测归根结底是基于颜色信息的目标检测,一个能够用于水华检测的目标检测算法应具有以下特征:1)在各种天气、环境光线变化条件下应该是鲁棒的;2)应能够抑制复杂背景下噪声的干扰,如水面的波动;3)在检测过程中,对非刚体目标区域的形状大小变化应具有良好的适应性。Camshift算法正是基于目标颜色进行跟踪的算法,而且具备以上特征,是检测水华理想的算法,本文采用的算法就是在适应性上改进的Camshift算法。藻类的前期生长过程在视觉特征上表现为整个水域中起初有大量藻类聚集出现,随后藻类出现在水面并大量增殖,聚团面积逐渐增大,藻类区域由清澈见底的青灰色逐渐转变成黄绿色、深绿色,而后成片或成团地覆盖在水体表面。基于这种视觉特征,本文提出水华检测方法是首先建立藻类的先验颜色模型,然后用改进的Camshift算法检测与先验颜色模型匹配的目标,一旦检测到目标区域,说明水面藻类已经开始增殖并聚集出现,就应报警并通知相关部门进行打捞或采取其他治理措施,而且可以通过目标区域面积变化分析预测灾情趋势,进而输出预警等级。2.1 颜色先验模型对水域历史图像或视频数据中出现水华区域建立颜色先验模型,即以历史水华区域图像为样本图,将其每个像素从RGB空间转换到HSV空间,再计算H分量色调直方图。因为希望在各种光照情况下都能锁定目标区域,因此在这里,摒弃HSV色彩空间中的S(饱和度)和V(亮度)分量,只采用H(色调)分量。HSV模型最贴近人类对色彩的感知方式,而颜色信息对该空间的H分量比较敏感,且H分量很大程度地去除了光照的影响,所以本文只采用H分量对于水华的检测是有利的。如图1所示,将采集到的水华区域样本图的每个像素从RGB空间转换到HSV空间,并利用其中的H分量绘制一维概率分布直方图。[8]图1 样本的H分量色调直方图Fig.1Huehistogramofthesample其中横坐标为H值,纵坐标为每个H值对应的色调第12期石为人等:基于图像处理的三峡库区水域水华检测算法及预警研究1,2,,,n2643设{xcj}j=是样本图水华区域的n个像素,区域以下对反向投影、Meanshift算法做简要说明。1)反向投影:在应用Camshift算法之前,先要对输入的每一帧视频图像进行反向投影处理(BackProjection),即对视频图像处理区域中的每一个像素,通过查询与目标的H分量色调直方图模型的匹配程度,可以得到该像的中心在原点,在颜色模型中,当H的离散化取值为i(i=1,2,,,360)的色调概率按照式(1)计算:p={pi}i=1,2,,,mnpi=mE+xc+j=12jD[b(xcj)-i]2Einj=1(+xcj+)(1)素为目标像素的概率,此区域之外的其他区域的概率为0,图像中每一个像素的值就变成了目标颜色信息出现在此处的可能性的一种离散化度量,此处出现的可能性越大,像素的值就越大,反之则越小。经过上述处理,每帧图像就可以转换为目标的颜色概率分布图,也称为目标颜色反向投影图。图3为原始图像和对应的反向投影图,其中蓝白色线条标定区域为目标区域。Epi=1=12式中:p是颜色模型,pi是色调值为i的概率,D为Kroneck-erdelta函数,函数b(xc,2,,,m}的索引,j):空间Ry{1即位于位置xcj的像素向直方图量化特征空间的索引。H分量的范围应为[0,360],在实际操作中,这个取值范围的值不能用一个byte来表示,为此将H分量的范围缩放到范围[0,255]。2.2 Camshift算法Camshift算法是由Bradski提出了一种连续自适应性均值漂移(Meanshift)算法,是一种基于Meanshift算法应用于连续视频的跟踪算法,即:ContinuouslyAdaptiveMeanshif,t简称为Camshift。Camshift算法是基于颜色信息的检测方法,使用直方图记录颜色出现的概率来建立目标模型,再使用迭代算法进行目标定位,与目标模型最相似的区域(以收敛点为中心的区域)即被认为是目标区域。Camshift算法不受目标形状变化的影响,而且运算效率较高,既可以避免照度变化和水面波动带来的影响,又可以实时地跟踪锁定目标区域,所以在检测水华方面此算法有无可替代的优势。[10-12]Camshift算法可以分为3个部分:BackProjec-tion(反向投影)计算、Meanshift(均值漂移)算法和Camshift算法,算法流程如图2所示,虚线框为Meanshift算法。[9]图3 原始图像与对应的反向投影图Fig.3Originalimageanditsbackprojection2)Meanshift算法[13-15]是计算局部最优解一个非常实用的算法。该算法具有快速高效的特点,是一种基于核密度估计的无参快速模式匹配算法。Meanshift算法的计算过程如下:设集合{xcj}j=1,2,,,n是d维欧氏空间R的n个点,用K(x)来表示该点的核函数,则:K(x)=k(+x+)1-12cd(d+2)(1-+x+),当+x+&1(2)k(x)=22d0,其他式中:cd为d维单位球体体积。则带宽度为h的多变量密度估计为:nx-xi21k(++)dEhnhj=1定义采样均值为:^(x)=fK(3)x-xi2+)Ej=1hmh,G(x)=x-xi2g(++)Ej=1h式中:g(x)是核函数,其归一化形式为:xjg(+G(x)=Cg(+x+)C为归一化常数。图2 Camshift算法流程图irt2n(4)(5)定义采样均值平均矢量为Mh,G(x),即采样均值与实际值之差,表达式为:h,G(m,-x([19]如果:g(x)=-kc(x)则有(7)找到目标色块中的空洞进行填充。然而进行以上预处理后,可能仍然存有干扰色块,所以在应用于水华检测的时候有必要改进一下Camshift算法的适应性。从水面藻类聚集出现到水华全面爆发通常需要15天左右的时间,所以在较短时间内水面上出现绿色区域具体证明过程参见文献[14]。由式(8)可知核G上的采样均值平移矢量是核k上的密度梯度的估计。均值平移过程就是通过均值平移矢量Mh,G(x)更新核G中心的一个递归过程。Meanshift算法应用在连续序列时,由核G的位置的初始中心开始不断地计算均值平移向量,迭代更新目标位置,直到收敛于最优匹配点。有了以上对反向投影、Meanshift算法的介绍,Cam-shift算法还需做以下计算:1)设I(x,y)是反向投影图中(x,y)处的像素值,x、y的变化范围为搜索窗口的大小,定义搜索窗口的零阶矩M00、x一阶矩M10和y一阶矩M01,表达式为:M00=M10=M01=变化是缓慢的,相比而言,相邻两帧图像时间间隔是非常短的(几十毫秒),那么目标色块在帧间的面积变化是非常小的,基于这种变化规律,可以通过预测特征面积的方法来过虑干扰色块。设当前帧图像中色块的面积为Sn,下一帧的预测面积为Scn+1,那么ScA(12)n+1=Sn+$式中:常数$A是一个数值很小的经验值(根据具体情况设置),表示帧间目标色块面积的增量。根据式(12)可以预测下一帧图像中目标色块的面积,按照式(13)进行判断:|Sn+1-ScN(13)n+1|[Sn+1表示下一帧色块的实际测量面积,N为允许的误差范围,如果式(13)成立,说明当前检测到的色块符合帧间色块面积的变化规律,则认为所有色块均为有效目EEI(x,y)xyEExI(x,y)xy(9)EEyI(x,y)xy标色块;反之,则将多余的色块过滤掉。利用式(13)对概率分布图像中的所有色块进行检查过滤,实验结果如图4所示,可以看出,进过处理后的反向投影图能很好地过滤掉干扰色块。2)计算搜索窗口内的质心位置:(xc,yc)=M10M01M00M(10)3)设置搜索窗的大小s,零阶矩反映了目标区域在图像中的面积,由于颜色概率分布图是最大值为255的离散灰度图像,由此00(11)s=22564)重复步骤1~3直到收敛(即质心变化小于给定的阈值)。Camshift算法就是在视频图像的处理区域内进行方向投影和Meanshift计算,以当前帧搜索窗口的质心和面积作为下一帧搜索窗口的初始值,再进行迭代以实现对目标的检测分割。本文是用先验的颜色模型作为初始输入来进行匹配的。2.3 改进Camshift算法Camshift算法是采用颜色作为视觉跟踪的特征的,由于水面背景复杂,难免会出现与特征相同的颜色,在检测过程中可能导致误差,所以在进行Camshift算法主要步骤之前就应尽可能地去掉干扰色块,这样可以较大程度上避免噪声干扰。反向投影是Camshift算法中预处理的一个关键步骤,本文首先将概率分布图进行腐蚀、膨胀,[17-18]图4 原始图像、去噪后的图像和去掉干扰色块的图像Fig.4Originalimage,denoisedimageandthefurtherdenoisedimage(eliminatingtheinterferencecolorblocks)3 水华预警模型实现了对水华区域检测,就可以得到该区域的面积,但此面积值是以图像像素尺寸为单位的,在实际应用中,这个面积值是毫无意义的,所以有必要把这个面积转换为水域中色块实际面积。计算目标区域占视野总面积的百分比,再乘以视野的实际总面积就可以得出。具体计算过程如下:记Sc为视频图像中检测到的色块像素面积,Sc0为视频图像的总像素面积(跟摄像头的分辨率有关),S0为摄像头拍摄到的视野实际总面积,则水域中色块的实际面积S为:S0S=SS(14)式中:Sc、Sc0的值均可在图像信息中得到,S0的值可用摄像头标定的方法获得[20-22]警后就可以通知相关部门采取相应的治理措施,如当达到蓝色预警时,一方面要控制和减少污染物进入水库总量;另一方面要采取人工捞取和机动表层抽吸方法对藻类进行集中打捞。当达到更严重的预警等级时,就应采取加氯或高锰酸钾强氧化剂杀藻、提高混凝剂用量、增加[11]助凝剂等各种强化处理措施了。综上,水华预警系统的程序流程框图如图5所示。,即:已知面积(记为SA)的参照物置于摄像头下的被测水域位置,通过它在图像中的像素面积(记为ScA)得到,即:SA(15)ScA因为水面视频监测摄像头的高度和视角是固定的,S0=Sc0所以S0的值也是固定的,在实际应用中,式(15)只需计算一次。藻类的完整生长阶段可以分为迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期,迟缓期内藻类数量缓慢增长,对数期内藻数量快速增长。在迟缓期的中末期,也就是水面藻类聚集出现的时候,水面上就会出现绿色区域。不同于一般的水华预警模型(从水质监测值的变化来预测水华发展趋势)[23-24],本文建立了类似于气象灾害的预警模型,从灾害程度上分为蓝色、黄色、橙色和红色4个等级,对应的预警区间分别是一般、较重、严重和特别严重。有研究[25]表明:当水华零星集聚时,主要水域区藻类生物密度小于3000万个/升,水华面积较小,此时灾害程度一般;当发生局部性水华时,藻类在局部水域集聚,总面积有所增大,主要水域区藻类生物密度介于万个/升,此时灾害程度较重;当发生区域性水华时,水华面积已经达到了区域的水平,主要水域区藻类生物密度介于万个/升,此时灾害程度为严重;当水华全面性暴发时,主要水域区的藻类生物密度大于8000万个/升,此时灾害程度为特别严重。本文以若干小时为间隔采样该时间间隔内的视频图像中目标色块的面积的均值,通过分析该实际面积的均值变化规律建立一元线性回归预测模型,这样很容易预测到下一个采样周期的面积(记为Sm),分别设置代表灾害程度一般、较重、严重和特别严重的面积阈值(记为{Ai}i=1,2,3,4),分析Sm与阈值Ai的大小,就可以判断出应输出何种预警等级,预警等级划分详见表1。这样报表1 水华暴发预警等级划分Table1 Thedivisionofwaterbloomwarninglevel预警级别蓝色预警(零星性水华)黄色预警(局部性水华)橙色预警(区域性水华)红色预警判定依据水华零星集聚,主要水域区藻类生物密度小于3000万个/升,水华面积达到A1藻类在局部水域集聚,主要水域区藻类生物密度介于万个/升,水华面积达到A2当发生区域性水华,主要水域区藻类生物密度介于万个/升,水华面积达到A3水华全面性暴发,主要水域区的藻类生物图5 水华预警系统的程序流程框图Fig.5Theflowchartofthewaterbloomearlywarningsystemprogram4 实验结果与分析本文是通过计算机模拟仿真来验证本文提出算法的有效性,即采用的先验颜色模型如图1中所示,视频图像是通过计算机模拟出的水华现象离线视频文件,在计算目标色块实际面积的时候,无法按上文提到的用参照物获取实际总面积,所以在实验的时候仅仅计算了水华面积占总面积的百分比,在实际应用中用这个百分比乘以实际总面积即可得到目标色块的实际面积。在本实验i3%、5%7%、包含各类专业文献、生活休闲娱乐、高等教育、文学作品欣赏、幼儿教育、小学教育、专业论文、外语学习资料、行业资料、各类资格考试、92基于图像处理的三峡库区水域水华检测算法及预警研究等内容。　
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