随着经济的快速发展,伴随而来的是在工业生产中大量废水的排放,导致巨大的工业污染,严重危害生态平衡,影响了人类的正常生活。为了保护生态环境和人们的生命健康,各个国家都将水质检测放到了环境保护的重要位置,通过检测水体的物理、化学和生物等特性来判断水体的污染情况。现存的水质检测方法大多依赖如电化学法、分光光度法、色谱法等传统方法,具有测量方法复杂、成本较高、准确性低等缺陷,因此研发水质监测新方法与新设备有着重要的意义。计算机技术的发展,使人工智能与图像处理技术在许多相关领域得到了广泛的应用。因此,将人工智能和图像处理技术应用于水质检测领域,代替传统的分光光度法,此外计算机具有非常强大的数据处理能力,对提高水质检测的准确性、降低检测成本有着重大意义。本文在研究国内外水质检测方法的基础上,提出了基于数字摄像头结合T-S模糊神经网络和曲面拟合算法测量水质的方法。本文的主要内容和创新点如下:(1).提出了一种数字摄像头结合T-S模糊神经网络测量水体浊度的测量模型。将标准水样的RGB值作为T-S模糊神经网络的输入,标准水样的浊度值作为输出,建立水浊度与RGB值之间的非线性关系,用于标准水样和实际水样的测量,并将测量结果与浊度仪进行了对比,验证了该方法的可行性,能够准确、快速、低成本的测量水体的浊度。(2).提出了一种摄像头结合曲面拟合算法的水体色度测量系统。将标准水样的H、S、I值与标准色度进行拟合得到色度与H、S值的表达式,根据表达式计算水体色度。将计算结果与分光光度计进行比较,具有更高的准确度。并将设计的色度测量系统成功用于水中氨氮、磷酸盐和氯化物含量的测量,取得了较好的测量结果。(3).设计了功能完善的图像采集装置,设计的恒定光强电路用于驱动背光板,背光板内嵌2个0.5W的5700K的LED作为光源。背光板的使用使光线均匀,成像质量更好;装置包含一个样品槽用于放置水体样本和一个数字摄像头用于获取溶液图像。电路由USB供电,恒定光强电路使用光电二极管采样背光板的光强度并产生电压信号控制背光板的工作电流形成一种闭环控制电路,可以提供恒定的光强。(4).设计了图像处理软件。该软件是基于开源的摄像头工具开发包和C#语言开发的,用于获取水体图像的RGB值。软件功能包括色彩空间转换,将RGB值转换为Lab值和HSI值。软件还包含了摄像头参数与属性的调节与控制功能,根据测量物质,将相机的参数与属性控制在最佳条件,保证了测量结果的准确性。