[發明專利]一種基于顯微圖像處理的微量粉塵檢測方法

在審

• 申請號: 201910745139.1
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN110501268A
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 程棟;聶資欣;李浩鈺;姬欣宇;吳仕軍;林右文
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 34147 合肥律眾知識產權代理有限公司
• 代理人: 馮慧云<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種基于顯微圖像處理的微量粉塵檢測方法，包括以下步驟；步驟1：使用顯微成像系統采集某表面粉塵微粒的圖像；步驟2：對粉塵微粒圖像進行灰度處理；步驟3：對灰度圖像采用分塊背景提取法對圖像進行光照校正；步驟4：對光照校正后圖像進行中值濾波處理；步驟5：對灰度圖像繪制灰度直方圖；步驟6：對圖像采用Prewitt算子進行圖像邊緣檢測；步驟7：對圖像進行膨脹，腐蝕等二值圖像處理；步驟8：對圖像進行特征提取，統計每個粉塵微粒所占的像素點個數從而得到每個粉塵微粒的像素面積；步驟9：根據粉塵微粒像素面積，推導出粉塵微粒的體積，根據體積和密度得到每個粉塵微粒的質量，從而得到粉塵微粒的總質量。

技術領域

本發明屬于測量技術領域，具體涉及一種基于顯微圖像處理的微量粉塵檢測方法。

背景技術

傳統技術通過稱重的方式獲取所稱量的質量，稱量裝置的原理都是利用了被稱量物品的重力，令其作用在稱量裝置上，進而能夠得到質量。雖然重力也是一種力，但現有的微小力測量裝置是無法應用到微小質量測量。在精細的研究中，所測量的質量都很小，可能在毫克量級甚至微克量級，要求稱重裝置具有精確測量微小質量的能力。目前能夠稱量微小質量的方法主要有：分析天平、扭力天平、諧振和激光干涉等。石英晶體微量天平和基于差頻式薄膜體聲波諧振器的極微質量傳感器都利用了諧振原理，但是加工難度很大、專業性要求較高。激光干涉法比較復雜，在實現時難度也比較大。對于沉降在某表面的微量物質，除很難準確測量外，如何收集也存在較大難度，例如測量某些粉劑生產線上的微量泄漏情況。少量粉塵沉降在某一界面，通過粉刷掃集會使得刷子上有物質吸附，通過吹風方式也難以保證完整收集，造成粉塵微粒損失；而現有的測量方式大都是基于重力存在，難以得到精確結果。

發明內容

針對上述背景技術所提出的問題，本發明的目的是：為解決沉降在某一表面的微量物質的質量監測所面臨兩大問題，一是如何不破壞物質表面分布進行微量物質的收集；二是如何對微量物質進行精確測量。

本發明著力實現對于微克級物體難度較小且結果精確的測量，獲取新型測量方法，在定量檢測分布于某表面的微量粉塵質量時獲取準確的測量結果，在監測粉塵沉降后的極限分布情況時獲得更有效的結果。。

為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于顯微圖像處理的微量粉塵檢測方法，包括以下步驟；

步驟1：使用顯微成像系統采集某表面粉塵微粒的圖像；

步驟2：對步驟1得到的粉塵微粒圖像進行灰度處理，得到灰度圖像；

步驟3：對步驟2得到的灰度圖像采用分塊背景提取法對圖像進行光照校正；

步驟4：對步驟3得到的光照校正后圖像進行中值濾波處理，得到去噪后的圖像；

步驟5：根據步驟4降噪后的灰度圖像繪制灰度直方圖，選取合適的分割閾值，將背景與粉塵微粒區分開來，得到灰度增強后的圖像；

步驟6：根據步驟5得到的圖像采用Prewitt算子進行圖像邊緣檢測，得到邊緣圖像；

步驟7：對步驟6得到的圖像進行膨脹，腐蝕等二值圖像處理，得到處理后的灰度圖像；

步驟8：對步驟7得到的灰度圖像進行特征提取，統計每個粉塵微粒所占的像素點個數從而得到每個粉塵微粒的像素面積；

步驟9：根據步驟8中得到的粉塵微粒像素面積，研究在粉塵微粒數量較多的情況下，粉塵微粒的粒度、像素面積和體積之間統計性規律，建立全部粉塵微粒的像素面積和體積之間的統計性模型，推導出所有粉塵微粒的體積，根據體積和密度得到每個粉塵微粒的質量，最后將每個粉塵微粒質量累加起來得到該表面粉塵微粒的總質量。

作為本發明的一種優選方案，所述步驟1中使用的顯微成像系統由電子顯微鏡，攝像機，計算機以及圖像采集軟件等組成；