一種具有機器視覺的智能顯微熔點儀及熔點測量方法，本發明專利技術提出一種基于機器視覺的自動熔點儀的測量方法。本發明專利技術包含硬件和軟件兩個部分。硬件部分由光源、光學顯微鏡、攝像頭、加熱平臺、溫度傳感器、溫控儀、計算機組成。軟件部分由輸入輸出、圖像處理和人機界面三大模塊組成。根據攝像頭實時捕捉的圖像，進行灰度轉換，差分矩陣生成；在空域與頻域中分別提取對比度、角度方向二階矩、平均值三個特征值；對三個特征值組成的特征向量進行高斯歸一化；然后根據聚酯切片初始圖像特征向量與當前圖像特征向量進行相似度的計算；最后根據相似度曲線找到初熔點及終熔點所對應的溫度值。本發明專利技術與現有的測量方法相比，提高了測量的重復性和測量效率，使得測量的結果更加準確，操作更加簡便。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，是一種基于機器視覺與模式識別技術相結合的全自動熔點儀及熔點測量方法。
技術介紹
在醫藥、化學試劑、香料、印染等行業的科研與生產中經常涉及到有機物熔點的測量問題。這是因為有機物在使用前或者是生產后，對產品的質量起著至關重要的作用。根據物理化學的定義，物質的熔點是指該物質由固態變為液態的溫度，在有機化學領域中，對于純粹的有機化合物，一般都有其特定的熔點，但如混有雜質則其熔點發生變化。因此熔點測定是辨認物質的基本手段之一，也是純度測定的重要方法之一。目前常用的顯微熔點儀采用蓋玻片夾持樣品，加熱臺采用了可控硅溫度調節器，實現線性升溫；當人眼觀察到初熔和終熔現象時，按下按鈕捕捉初熔點和終熔點。這種方法的測量精度在很大程度上依賴于人的經驗，有時存在較大的誤差。
技術實現思路
本專利技術的目的是提出一種基于機器視覺與模式識別相結合的自動熔點儀，以克服傳統方法依賴人工目視檢測效率不高，熔點讀數不夠精確的缺點，同時，為測量物質的熔點提供一種全新的自動化測量的方法。為了達到上述目的，本專利技術的一個技術方案是提供了一種具有機器視覺的智能顯微熔點儀，包括光源、光學顯微鏡、攝像頭、加熱平臺、溫度傳感器、溫控儀及計算機，其特征在于加熱平臺設于光學顯微鏡的觀測平臺上，由溫度傳感器對加熱平臺的溫度進行檢測，溫度傳感器連接溫控儀，由溫控儀根據溫度傳感器采集到的信號控制加熱平臺的加熱溫度，溫控儀連接計算機，在加熱平臺的上方及下方分別設有攝像頭及光源，由攝像頭捕捉通過光學顯微鏡觀察到的圖像，攝像頭連接計算機。本專利技術還提供了一種采用上述的具有機器視覺的智能顯微熔點儀的熔點測量方法，其特征在于，步驟為第一步、將聚酯切片放置在加熱平臺上，由攝像頭捕捉通過光學顯微鏡觀察到的聚酯切片的初始化圖像；第二步、加熱平臺加熱被測試的聚酯切片，溫度傳感器將加熱溫度轉換為電信號，溫控儀利用該電信號控制加熱平臺進行線性升溫，計算機通過通訊口實時讀取溫控儀的當前溫度，由攝像頭捕捉通過光學顯微鏡觀察到的聚酯切片的融化狀態圖像；第三步、將初始化圖像及融化狀態圖像分別轉變為初始化灰度圖像及融化狀態灰度圖像，再分別獲取初始化灰度圖像及融化狀態灰度圖像的差分矩陣，差分矩陣表示灰度圖像的在任意方向上的灰度變化；第四步、分別提取初始化灰度圖像差分矩陣的及融化狀態灰度圖像差分矩陣的三個特征值，分別為對比度Cm、角度方向二階矩Asm和平均值M_，由三個特征值組成一組特征向量，則得到一組初始化特征向量及當前融化狀態圖像所對應的一組融化狀態特征向量；第五步、以初始化特征向量為基準，對每次捕獲到的融化狀態圖所對應的融化狀態特征向量進行相似度計算，得到一條特征向量的相似度曲線，在相似度曲線上找到相似度最大值與相鄰的極小值位置，其對應的溫度值分別為最終熔點溫度值與初始熔點溫度值。優選地，在第三步中將初始化圖像及融化狀態圖像分別轉變為初始化灰度圖像及融化狀態灰度圖像的過程為以初始化圖像及融化狀態圖像中每個像素點的3X3鄰域為一個紋理元，將初始化圖像及融化狀態圖像轉變為灰度圖像。優選地，在第三步中獲得差分矩陣的過程為設灰度圖像在坐標位置(a，b)處的灰度值為I (a，b)，I (a, b) = {(a,b) |x-l彡a彡x+1, y-1彡b彡y+1},貝丨J I (x, y)在水平方向的灰度變化為A1 (x, y)，A1 (χ,y) = 11 (χ-l，y)-I (χ+l，y) I ;I (χ，y)在 90 ° 方向的灰度變化為 A2(x, y), A2(x, y)=I (x，y-l)-I (χ，y+1) I ;I (x，y)在 45。方向的灰度變化為 A3 (x, y)，A3 (x, y) = 11 (x+1,y-l)-I (x-1，y+1) I ;I (x, y)在 135 ° 方向的灰度變化為 A4(x, y), A4(x, y) = 11 (χ-1,y_l)_I (x+1, y+1) |，則總差分矩陣 A = (A1+A2+A3+A4) /40優選地，在第四步中提取特征值的方法過程為對總差分矩陣A分別在空域中及頻域中提取特征值，從而得到一組空域初始化特征向量、一組頻域初始化特征向量、當前融化狀態圖像所對應的一組空域融化狀態特征向量及當前融化狀態圖像所對應的一組頻域融化狀態特征向量；對總差分矩陣A分別在空域中提取特征值的過程為進行直方圖統計，得差分直方圖A(x，y)，差分直方圖A(x，y)的橫坐標為灰度差分值，縱坐標為該灰度差分值在總差分矩陣A中出現的概率，灰度差分值i對應的概率為P (f)，則對比度=YdI2* pii) I i=0角度方向二階矩4 = >2孫1=0平均值況_=γΣ *ρ )淇中，L為差分直方圖A(x，y)中橫坐標的最大值；1=0對總差分矩陣A分別在頻域中提取特征值的過程為先對總差分矩陣A進行傅里葉變換，得到傅氏變換幅度序列F，再對傅氏變換幅度序列F進行直方圖統計，得到差分圖頻譜直方圖F(x，y)，運用與空域提取特征值相同的計算公式分別計算得到F(x，y)的對比度Cm、角度方向二階矩Asm和平均值M_。優選地，在第五步中獲取相似度曲線的過程為步驟5. I、對一組空域初始化特征向量、一組頻域初始化特征向量、當前融化狀態圖像所對應的一組空域融化狀態特征向量及當前融化狀態圖像所對應的一組頻域融化狀態特征向量分別進行高斯歸一化；步驟5. 2、計算當前融化狀態圖像與初始化圖像之間的總體相似度，總體相似度為同一幅融化狀態圖像的空域相似距離與頻域相似距離之和；用歐氏距離法計算空域初始化特征向量與當前融化狀態圖像所對應的空域融化狀態特征向量之間的相似距離，得空域相似距離；用歐氏距離法計算頻域初始化特征向量與當前融化狀態圖像所對應的頻域融化狀態特征向量之間的相似距離，得頻域相似距離；步驟5. 3、不斷計算和記錄實時捕捉到的融化狀態圖像與初始化圖像之間的總體相似度，從而得到相似度曲線。基于上述方案，本專利技術實現了聚酯切片熔點的自動測量，使熔點測量的操作更加簡便，在提高了測量的重復性和測量效率的基礎上，提高了測量的準確性。附圖說明圖I為本專利技術提供的一種具有機器視覺的智能顯微熔點儀；圖2為本專利技術的流程圖；圖3為圖像分析算法的流程圖； 圖4為圖像中任意像素的3X3鄰域圖。具體實施例方式為使本專利技術更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖I所示，本專利技術提供的一種具有機器視覺的智能顯微熔點儀，包括光源I、光學顯微鏡2、攝像頭3、加熱平臺4、溫度傳感器5、溫控儀6及計算機7，加熱平臺4設于光學顯微鏡2的觀測平臺上，由溫度傳感器5對加熱平臺4的溫度進行檢測，溫度傳感器5連接溫控儀6，由溫控儀6根據溫度傳感器5采集到的信號控制加熱平臺4的加熱溫度，溫控儀6連接計算機7，在加熱平臺4的上方及下方分別設有攝像頭3及光源1，由攝像頭3捕捉通過光學顯微鏡2觀察到的圖像，攝像頭3連接計算機7。結合圖2及圖3，本專利技術提供的熔點測量方法利用VC++開發軟件平臺和OpenCV開放庫，其步驟為第一步、將聚酯切片放置在加熱平臺4上，觀察通過攝像頭3獲得的圖像，移動加熱平臺4，找到圖像中紋理最明顯的地方，使其位于攝像頭3最佳拍攝范圍內，由攝像頭3捕捉通過光學顯微鏡2觀察到的聚酯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種具有機器視覺的智能顯微熔點儀，包括光源(1)、光學顯微鏡(2)、攝像頭(3)、加熱平臺(4)、溫度傳感器(5)、溫控儀(6)及計算機(7)，其特征在于：加熱平臺(4)設于光學顯微鏡(2)的觀測平臺上，由溫度傳感器(5)對加熱平臺(4)的溫度進行檢測，溫度傳感器(5)連接溫控儀(6)，由溫控儀(6)根據溫度傳感器(5)采集到的信號控制加熱平臺(4)的加熱溫度，溫控儀(6)連接計算機(7)，在加熱平臺(4)的上方及下方分別設有攝像頭(3)及光源(1)，由攝像頭(3)捕捉通過光學顯微鏡(2)觀察到的圖像，攝像頭(3)連接計算機(7)。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張中煒，賀增，
申請(專利權)人：東華大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。