Water pollution classification and detection by hyperspectral imaging

高光谱成像 RGB颜色模型 污染 遥感 计算机科学 人工智能 水质 环境科学 卷积神经网络 模式识别(心理学) 计算机视觉 地质学 生态学 生物
作者
Joseph-Hang Leung,Yu-Ming Tsao,Riya Karmakar,Arvind Mukundan,Song-Cun Lu,Shuan-Yu Huang,Penchun Saenprasarn,Chi-Hung Lo,Hsiang‐Chen Wang
出处
期刊:Optics Express [Optica Publishing Group]
卷期号:32 (14): 23956-23956 被引量:4
标识
DOI:10.1364/oe.522932
摘要

This study utilizes spectral analysis to quantify water pollutants by analyzing the images of biological oxygen demand (BOD). In this study, a total of 2545 images depicting water quality pollution were generated due to the absence of a standardized water pollution detection method. A novel snap-shot hyperspectral imaging (HSI) conversion algorithm has been developed to conduct spectral analysis on traditional RGB images. In order to demonstrate the effectiveness of the developed HSI algorithm, two distinct three-dimensional convolution neural networks (3D-CNN) are employed to train two separate datasets. One dataset is based on the HSI conversion algorithm (HSI-3DCNN), while the other dataset is the traditional RGB dataset (RGB-3DCNN). The images depicting water quality pollution were categorized into three distinct groups: Good, Normal, and Severe, based on the extent of pollution severity. A comparison was conducted between the HSI and RGB models, focusing on precision, recall, F1-score, and accuracy. The water pollution model's accuracy improved from 76% to 80% when the RGB-3DCNN was substituted with the HSI-3DCNN. The results suggest that the HSI has the capacity to enhance the effectiveness of water pollution detection compared to the RGB model.

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