Color-deconvolution-based feature image extraction and application in water quality analysis

人工智能 RGB颜色模型 色差 均方误差 计算机科学 模式识别(心理学) 化学 反褶积 计算机视觉 数学 统计 算法 GSM演进的增强数据速率
作者
Shengzhe Shi,Tao Sheng,Yanyan Wang,Kaikai Zhang,Sheng Liu,Hongwen Gao
出处
期刊:Analytical Methods [Royal Society of Chemistry]
卷期号:14 (47): 4912-4921
标识
DOI:10.1039/d2ay01600a
摘要

We propose a feature color extraction method that improves the accuracy of water quality analysis using a digital image and eliminates the effect of interfering ions and chromogenic agents on the color after a color reaction. The proposed method is based on color deconvolution (CD) combined with machine learning for substance measurement in water. After an ordinary camera acquires the solution image after color reaction, the CD algorithm is applied to extract the feature image, calculate the first-order, second-order, and third-order color moments corresponding to RGB channels, and construct a gradient boosting regression tree prediction model based on color moment features to detect substances in water. In predicting ammonia, nitrite, and orthophosphate concentrations, the mean square error values were 0.01029, 0.00063, and 0.1361, and the mean absolute error values were 0.08103, 0.02231, and 0.32886, respectively. There was no significant difference in the results of the comparative spectrophotometric method on the actual water samples. The spiked recoveries of the samples ranged from 94% to 120%, confirming that the method can effectively measure the content of substances in water.
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