[發(fā)明專利]一種基于圖像處理的重金屬比色識別裝置及方法

在審

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• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN107807098A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江帆;朱真才;卞玄玄;周公博;李偉;彭玉興;張夢;盧昊
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇海德環(huán)境科技有限公司;中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G06T7/90
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于圖像處理的重金屬比色識別裝置，其特征是：包括拍攝模塊(1)、補光模塊、固定模塊(6)、控制模塊、顯示模塊和供電模塊，所述補光模塊包含可調(diào)補光燈(2,3)和顏色指定標簽(4,5)，所述拍攝模塊(1)與可調(diào)補光燈(2,3)固定在固定模塊(6)上與水樣容器(7)相對安裝，可調(diào)補光燈(2,3)布置于拍攝模塊(1)的四周，顏色指定標簽(4,5)安裝在水樣容器(7)的內(nèi)壁，拍攝模塊(1)還與控制模塊的輸入端相連，控制模塊的輸出端分別與可調(diào)補光燈(2,3)和顯示模塊相連，供電模塊為整個裝置供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理的重金屬比色識別裝置，其特征是：所述控制模塊為控制器；固定模塊(6)為安裝支架或底座；拍攝模塊(1)為相機；顯示模塊為顯示屏；供電模塊為電源。

3.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的基于圖像處理的重金屬比色識別裝置的重金屬比色識別方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟一、建立去燥后的標準對比圖庫和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)金屬濃度預(yù)測模型

(1)確定顏色指示標簽的圖像拍攝效果較好的光照為標準曝光條件，并在此條件下由拍攝模塊(1)拍攝顏色指示標簽的圖像，輸入控制模塊，獲得顏色指示標簽像素矩陣，定義為曝光對比矩陣A；

(2)在相同的標準曝光條件下，由拍攝模塊(1)獲得水樣金屬濃度從0到濃度L下與試劑充分反應(yīng)后的圖像，濃度數(shù)值上增加間隔為0.001，輸入至控制模塊中并進行圖像去噪，建立圖像對比圖庫；

(3)將圖像對比圖庫中的所有圖像輸入至RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲得圖像對比圖庫中的圖像與對應(yīng)金屬濃度的擬合模型，用于金屬濃度監(jiān)測分析；

步驟二、金屬濃度監(jiān)測前的預(yù)處理

(1)控制模塊初始化，設(shè)定補光閾值d；

(2)由拍攝模塊(1)獲得當前光照條件下的顏色指示標簽圖像，輸入控制模塊計算其像素矩陣B；

(3)由控制模塊計算||A-B||_F，如果||A-B||_F＞d，則裝置的控制模塊調(diào)整可調(diào)補光燈(2,3)的亮度，并執(zhí)行上一步驟，如果||A-B||_F≤d，則當前為標準曝光條件，并執(zhí)行下一步驟；

步驟三、金屬濃度監(jiān)測分析

(1)在標準曝光條件下，由拍攝模塊(1)獲得標準曝光條件下的滴入一定量顯色試劑的測試反應(yīng)液的照片，并由控制模塊對測試時反應(yīng)液的照片進行圖像去噪，并獲得測試像素矩陣；

(2)將反應(yīng)液的測試像素矩陣輸入到步驟一中建立的去燥后的對比圖像與金屬濃度的擬合模型中，模型的輸出值即為此時水樣的重金屬濃度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像處理的重金屬比色識別方法，其特征是：所述步驟二中的補光閾值d取0.05。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖像處理的重金屬比色識別方法，其特征是：所述步驟二還包括如下處理：

對采集來的水樣先進行過濾處理，濾掉水樣中的固體雜質(zhì)和生物水藻，減少其對反應(yīng)液圖像顏色的干擾。