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原文传递基于红外摄像的水体浊度测量装置、图像采集系统和方法

专利名称：	基于红外摄像的水体浊度测量装置、图像采集系统和方法
摘要：	本发明属于水体浊度测量技术领域，公开了一种基于红外摄像的水体浊度测量装置、图像采集系统和浊度测量方法，利用红外摄像头分别获取光线通过浊度溶液后的透射光和散射光的图像，通过图像处理得到图像的RGB数据，并从RGB空间变化到Lab颜色空间；再分别得到图像的Lab值；通过拟合散射、透射和比值方式下，系列浊度与其对应的R、G、B、L、a、b的值的关系，得到浊度值与对应的颜色分量之间的关系式，并用于实际水样的浊度测量。与商用普通浊度仪对比，对于标准溶液的测量，本发明的方法具有更高的准确性。对于具体水样的测量，和浊度计的结果具有一致性，验证了该方法的可行性，能够精确测量0～1000NTU的水体浊度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	淮北师范大学
发明人：	刘升;朱远洋;曹萍萍;赵文竹;葛方振;肖建于;宋万干
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910678139.4
公开号：	CN110274893A
代理机构：	北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：	张鹏
分类号：	G01N21/51(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	235000 安徽省淮北市东山路100号
主权项：	1.一种基于红外摄像的水体浊度测量方法，其特征在于，所述基于红外摄像的水体浊度测量方法利用红外摄像头分别获取光线通过浊度溶液后的透射光和散射光的图像，通过图像处理得到图像的RGB数据，并从RGB空间变化到Lab颜色空间；再分别得到图像的Lab值；通过拟合散射、透射和比值方式下，系列浊度与其对应的R、G、B、L、a、b的值的关系，得到浊度值与对应的颜色分量之间的关系式。 2.如权利要求1所述的基于红外摄像的水体浊度测量方法，其特征在于，所述基于红外摄像的水体浊度测量方法的红外光源使用LED，采用恒流驱动方式，通过红外摄像头的USB供电，采用运放、基准电压和晶体管组成的恒流电路驱动LED；两个红外摄像头分别在红外光源的对面180°和垂直90°方向。 3.如权利要求1所述的基于红外摄像的水体浊度测量方法，其特征在于，所述基于红外摄像的水体浊度测量方法的红外摄像头的每一个像素就相当于一个光电检测元件；当光源发出的光线通过浊度溶液，经过红外摄像头镜头自带的850nm滤光片后，投射到图像传感器上进行光电转换，在经过红外摄像头集成的信号处理部件后，通过USB端口传输给上位机进行处理；红外摄像头集成的信号处理部件代替浊度仪的模数转换电路和信号处理电路。 4.如权利要求1所述的基于红外摄像的水体浊度测量方法，其特征在于，所述基于红外摄像的水体浊度测量方法获取一帧图像，取得该帧图像中心区域400个像素点的RGB值的平均值，得到浊度溶液对应的RGB值，再从RGB颜色空间转换到Lab颜色空间，得到该浊度溶液对应的Lab值；其中L表示溶液透过光的亮度，a表示从红色至绿色的范围，b表示从黄色至蓝色的范围；L的值域由0到100，a和b的值域都是由+127至-128。 5.如权利要求1所述的基于红外摄像的水体浊度测量方法，其特征在于，所述RGB颜色空间到Lab颜色空间的转换采用近似转换方法包括：首先，将RGB颜色空间转换到XYZ颜色空间：然后，把XYZ颜色空间转换到Lab颜色空间： 6.一种基于权利要求1所述基于红外摄像的水体浊度测量方法的基于红外摄像的水体浊度测量装置，其特征在于，所述基于红外摄像的水体浊度测量装置包括：计算机、红外摄像头、黑色PVC管、样品槽、红外光源；计算机通过USB与两个红外摄像头连接，红外摄像头上安装有黑色PVC管，黑色PVC管嵌入样品槽中，旋转红外摄像头调节镜头焦距；样品放入圆形浊度瓶内，测量时，浊度瓶插入样品槽中，样品槽使用黑色PVC管加工而成，浊度瓶的黑色盖子和样品槽形成封闭空间可以消除环境光的干扰，红外光源安装在一个红外摄像头的对侧。 7.如权利要求6所述的基于红外摄像的水体浊度测量装置，其特征在于，所述红外摄像头为两个，分别在红外光源的对面180°和垂直90°；红外摄像头通过USB供电和连接到上位机。 8.一种基于权利要求1所述基于红外摄像的水体浊度测量方法的基于红外摄像的水体浊度测量系统，其特征在于，所述基于红外摄像的水体浊度测量系统包括：第一颜色空间转换模块，用于将RGB颜色空间转换到XYZ颜色空间；第二颜色空间转换模块，用于XYZ颜色空间转换到Lab颜色空间。
所属类别：	发明专利