(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211181644.6 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 何品晶　杨占　章骅　吕凡　彭伟　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 陈天宝 (51)Int.Cl. G01N 21/27(2006.01) G01N 1/42(2006.01) G01N 1/28(2006.01) G01B 11/24(2006.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/764(2022.01)G06V 10/25(2022.01) (54)发明名称 基于RGB和高光谱图像融合的碎塑料和微塑 料检测方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于RGB和高光谱图像融合 的碎塑料和微塑料检测方法， 包括以下步骤： 获 得碎塑料和微塑料； 将其与固体废物混合得到固 相基质； 所得固相基质预处理后得到物料； 将其 烘干去除部分水分后涂布在 石英窗片上， 烘干至 完全去除水分， 用另一片 石英窗片压平得到待测 物料； 利用高分辨率彩图扫描仪和高光谱相机分 别得到所得待测物料的RGB图像和高光谱 图像； 融合所得RGB图像和高光谱 图像； 利用监督分类 模型， 自动分类识别碎塑料和微塑料。 与现有技 术相比， 本发 明提供的方法无需密度浮选等分离 步骤， 可减少预处理中碎塑料和微塑料的流失； 检测耗时短， 可实现大样本量高通量分析； 能有 效拓宽碎塑料和微塑料的识别尺寸范围并提高 识别精度。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 115479906 A 2022.12.16 CN 115479906 A 1.一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， 该方法包 括以下步骤： S1、 将塑料原材料经液氮冷冻破碎后梯度筛分， 剪成尺寸在100 μm至50mm的微塑料和碎 塑料， 混合后加入固体废物中， 得到固相基质； S2、 根据S1中所述 固体废物的团聚度和级配， 对S1中所得固相基质进行预处理， 得到物 料； S3、 将S2中所得物料烘干至含水率60 ‑75wt％后 涂布于石英窗片， 进一步烘干至完全去 除水分得到干燥物料， 使用另一片石英窗片 压平所得干燥物料， 得到厚度为0.5 ‑1.5mm的待 测物料； S41、 翻转S3中所得待测物料和两片所述石英窗片的组合， 使用高分辨率彩图扫描仪采 集S3所得待测物料的RGB图像， 选择 “高级模式 ”， 设置分辨率和色彩位， 调整光密度值， 得到 高分辨率的RGB图像； S42、 使用高光谱相机采集S3中所得待测物料的高光谱图像， 调整物距、 曝光时间、 帧数 范围和光源强度， 得到最清晰的高光谱图像； S5、 为S41中所得RGB图像添加图层坐标， 得到基准RGB图像， 将其作为图像配准的基准 图， 分别在所得基准RGB图像和S42中所得高光谱图像选择7 ‑15个约束点， 利用三次卷积插 值法生成配准后高光谱图像， 选择Gram ‑schmidt方法融合所得基准RGB图像和所得配准后 高光谱图像， 得到融合图像； S6、 在S5中所得融合图像上选取S1中所述碎塑料和微塑料以及S1中所述 固相基质的感 兴趣区域， 获取各种感兴趣区域的标准化光谱曲线， 采用监督分类方法识别碎塑料和微塑 料， 计算精确度、 召回率和F1分数， 根据投加量和检测结果计算检测率。 2.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S1中所述固体废物包括细 级配低团聚度 物料、 粗级配高团聚度 物料、 粗级配低 团聚度物料； 所述细级配低团聚度物料包括干化的污水厂污泥或沼渣； 所述粗级配高团聚度物料包括厨余垃圾、 其 他垃圾或堆肥； 所述粗级配低团聚度物料包括 填埋堆体、 炉渣或农膜污染的土壤。 3.根据权利要求2所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S2中所述预处 理包括以下步骤： 当S1中所述固体废物为细级配低团聚度物料时， 加入分散液， 然后超声处 理； 当S1中所述 固体废物为粗级配高团聚度物料时， 加入消解剂， 在45℃下反应12小时后， 加入分散液， 然后超声处 理； 当S1中所述 固体废物为粗级配低团聚度物料时， 过孔径为2mm的筛网后， 将筛下物和分 散液混合后超声处理， 筛上物分拣出厘米级别的碎塑料后， 将剩余筛上物和消解剂混合， 在 45℃下反应12小时后， 加入分散液， 然后超声处 理。 4.根据权利要求3所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， 所述消解剂为过氧化氢和氨水混合溶液， 其中过氧化氢的浓度为125g/L， 氨水 浓度为10 5g/L； 所述分散液为乙醇体积分数为6 5‑75％乙醇溶 液。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115479906 A 25.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S1中所述塑料原材料包括聚乙烯、 聚丙烯、 聚氯乙烯、 聚苯乙烯、 聚对苯二甲酸 乙二醇酯、 聚酰胺、 聚己二 酸/对苯二甲酸 丁二酯树脂中的一种或多种。 6.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S1中所述碎塑料和微 塑料的形状包括块状、 膜状、 纤维状和球状中的一种或多 种。 7.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S41中所述分辨 率为1200dpi， 所述色彩位 为24bit， 所述 光密度值 为3.8。 8.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S42中所述物距为15 ‑20cm， 所述曝光时间为2.2 ‑3.8ms， 所述帧数范围为40 ‑ 70Hz， 所述光源强度为20 00‑2500lux。 9.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像 融合的碎塑料和微塑料检测方法， 其特征在于， S6中所述 监督分类方法包括支持向量机、 随机森林。 10.根据权利要求1所述的一种基于RGB和高光谱图像融合的碎塑料和微塑料检测方 法， 其特征在于， 所述碎塑料为尺寸大于等于 5mm的塑料碎片； 所述微塑料为尺寸小于 5mm的塑料碎片。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115479906 A 3