流体中凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法技术

本发明专利技术公开了一种流体中凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法，首先对流体中的不同凝聚阶段进行微观拍摄成像；然后经过图像识别处理得到流体中晶体核的轮廓；接着建立晶体核的形态学参数与凝聚态浓度的定量关系，根据事先设置的凝聚态浓度阈值反推出晶体核的形态学参数临界值；最后将待测流体中晶体核的形态学参数与临界值比较，如果大于该临界值，立即采取有效措施，从而在微观层面建立预警机制；并进一步建立干预机制，在微观层面及时采取有效措施阻止有害物质的凝聚。本发明专利技术不需要经过现场取样测试的过程，而是直接进行现场流体凝聚态的实时快速视频评估，提高测试精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于流体中凝聚态结构演变监测
，具体涉及一种流体中凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法。
技术介绍
普通流体不是纯物质，而是存在各种物质的动态凝聚过程，一般包括晶核的成核过程和不断长大的过程。天空中的云、雾、雨、燃烧生成的烟，水体中冰的结晶，一些化学反应过程中新物质的形成，均为成核现象。成核是相变初始时的“孕育阶段”，也即生成晶核的过程，是结晶的初始阶段。之后，晶核不断长大形成晶体。目前对流体中的凝聚态结构演变规律的监测主要采用以小试样测量的实验室测量，但这种方法不适用于现场测试，效率较低，精度较低，并且误差大，测量结果往往不能反映现实环境流体中的动态凝聚规律，不能及时对有害物生成产生最早期微观层面的预警和干预。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种流体中的凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法。本专利技术所采用的技术方案是：流体中凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对流体中发生的不同凝聚状态微观图像进行采集，同时实时记录流体温度；然后，将原始真彩微距微观视频图像转成微距微观视频灰度图像，建立微距微观视频灰度图像数据库；步骤2：二值化微距微观视频灰度图像，然后进行桥接、去杂、细化和骨化处理，得到流体中晶体核的轮廓；步骤3：根据晶体核的轮廓确定它的形态学参数，并且建立该形态学参数与温度的对应关系；步骤4：建立晶体核的形态学参数与凝聚态浓度的定量关系，根据事先设置的凝聚态浓度阈值反推出晶体核的形态学参数临界值和温度阈值；步骤5：在对流体中的凝聚状态进行监测的过程中，当监测的温度与温度阈值相差大于预设值时，开始采集此时的凝聚状态图像；步骤6：输入待监测流体中的凝聚状态的原始真彩微距微观视频图像，经过步骤1-3处理得到晶体核的形态学参数，然后，将其与形态学参数临界值比较，如果大于该临界值，立即建立微观层面预警机制，并根据其成长状态，实施即时干预机制，在微观层面及时采取有效措施阻止有害物质的凝聚。作为优选，步骤1中是利用电子显微镜，在自设光源条件下，对流体中凝聚过程进行拍摄成像。作为优选，步骤2中所述二值化微观视频灰度图像，二值化过程中是将流体中的凝聚态和其他物质各视为一种物质，再进行其后的操作。作为优选，步骤3中所述晶体核形态学参数包括长度a、宽度b、等效半径r和长宽比t。作为优选，步骤3中所述晶体核形态学参数与温度T(℃)的定量关系为：r=k1ek2T;]]>t=k3ek4T;]]>其中：k1，k2，k3和k4均为常数。作为优选，步骤4中所述凝聚态浓度c与晶体核的形态学参数的定量关系为：c＝k5πr2/t；其中：k5均为常数。本专利技术一种流体中的凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法的优点是：1、该流体中的凝聚态结构演变的微距微观图像识别方法和装置可以对凝聚态结构发展进行快速监测。与传统的手动测量相比，精度大大提高。2、可以进行长期连续实时在线监测，从而得到待监测流体中凝聚态结构的整个形成与成长演变规律。3、设置了凝聚态浓度阈值和形状参数阈值，在微观层面建立预警机制，并进一步在微观层面建立干预机制，及时采取有效措施阻止有害物质的凝聚。附图说明图1为本专利技术实施例的流程图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请见图1，本专利技术提供的一种流体中的凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法，包括以下步骤：步骤1：在自设光源条件下，利用电子显微镜对流体中凝聚过程进行监测，即对流体中发生的不同凝聚状态进行微距微观拍摄成像，同时记录温度。然后，将原始真彩微距微观视频图像转成微距微观视频灰度图像，建立微距微观视频灰度图像数据库；本实施例中的电子显微镜，具有足够大的放大倍数，可以保证拍到流体中的凝聚态结构及其变化过程。步骤2：二值化微距微观视频灰度图像，然后进行桥接、去杂、细化和骨化处理，得到流体中晶体核的轮廓；本实施例在二值化过程中将流体中的凝聚态的晶体核和其他物质各视为一种物质，再进行其后的操作；桥接和去杂处理是通过开操作和闭操作去除凝聚态图像中孤立的噪声点，同时保留图像中本来的细节结构；细化处理是将图像中晶体核的轮廓变成单像素厚度组成的细线，骨化处理是保留图像中心线的细化。步骤3：根据晶体核的轮廓确定它的形态学参数，并且建立该形态学参数与温度的对应关系；本实施例中晶体核的形态学参数包括长度a、宽度b、等效半径r和长宽比t；晶体核的形态学参数与温度T(℃)的定量关系为：r=k1ek2T]]>t=k3ek4T]]>其中：k1，k2，k3和k4均为常数；步骤4：建立晶体核的形态学参数与凝聚态浓度的定量关系，根据事先设置的凝聚态浓度阈值c0反推出晶体核的形态学参数临界值r0、t0和温度阈值T0；本实施例中凝聚态浓度c与晶体核的形态学参数的定量关系为：c＝k5πr2/t其中：k5均为常数。假设凝聚态浓度阈值为c0时，晶体核的形态学参数临界值r0和t0，温度阈值为T0。将步骤3中的两个公式代入步骤4中的公式可得：c0=k5πr02/t0=k5π(k1ek2T0)2/(k3ek4T0)=k12k5πe2k2T0k3ek4T0=k12k5πk3e(2k2-k4)T0]]>解得温度阈值为T0=ln(k3c0k12k5π)/(2k2-k4)]]>故晶体核的形态学参数临界值r0和t0为r0=k1ek2T0]]>t0=k3ek4T0]]>步骤5：在对流体进行监测的过程中，当监测的温度与温度阈值相差大于预设值时，利用微观视频图像采集设备对其进行拍摄成像；步骤6：输入待监测流体中的凝聚状态的原始真彩微观视频图像，经过步骤1-3处理得到晶体核的形态学参数，然后，将其与形态学参数临界值比较，如果大于该临界值，立即采取有效措施，建立微观层面预警机制，并根据其成长状态，实施即时干预机制，在微观层面及时采取有效措施阻止有害物质的凝聚。微观层面预警机制是指利用晶体核的形态学参数对凝聚态浓度进行快速判断，如果它的形态学参数大于临界值，立即采取有效措施进行干预。应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本专利技术专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本专利技术的保护范围之内，本专利技术的请求保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
流体中凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对流体中发生的不同凝聚状态微观图像进行采集，同时实时记录流体温度；然后，将原始真彩微距微观视频图像转成微距微观视频灰度图像，建立微距微观视频灰度图像数据库；步骤2：二值化微距微观视频灰度图像，然后进行桥接、去杂、细化和骨化处理，得到流体中晶体核的轮廓；步骤3：根据晶体核的轮廓确定它的形态学参数，并且建立该形态学参数与温度的对应关系；步骤4：建立晶体核的形态学参数与凝聚态浓度的定量关系，根据事先设置的凝聚态浓度阈值反推出晶体核的形态学参数临界值和温度阈值；步骤5：在对流体中的凝聚状态进行监测的过程中，当监测的温度与温度阈值相差大于预设值时，开始采集此时的凝聚状态图像；步骤6：输入待监测流体中的凝聚状态的原始真彩微距微观视频图像，经过步骤1‑3处理得到晶体核的形态学参数，然后，将其与形态学参数临界值比较，如果大于该临界值，立即建立微观层面预警机制，并根据其成长状态，实施即时干预机制，在微观层面及时采取有效措施阻止有害物质的凝聚。

【技术特征摘要】
1.流体中凝聚态结构演变实时监测的微距微观图像识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对流体中发生的不同凝聚状态微观图像进行采集，同时实时记录流体温度；然后，将原始真彩微距微观视频图像转成微距微观视频灰度图像，建立微距微观视频灰度图像数据库；步骤2：二值化微距微观视频灰度图像，然后进行桥接、去杂、细化和骨化处理，得到流体中晶体核的轮廓；步骤3：根据晶体核的轮廓确定它的形态学参数，并且建立该形态学参数与温度的对应关系；步骤4：建立晶体核的形态学参数与凝聚态浓度的定量关系，根据事先设置的凝聚态浓度阈值反推出晶体核的形态学参数临界值和温度阈值；步骤5：在对流体中的凝聚状态进行监测的过程中，当监测的温度与温度阈值相差大于预设值时，开始采集此时的凝聚状态图像；步骤6：输入待监测流体中的凝聚状态的原始真彩微距微观视频图像，经过步骤1-3处理得到晶体核的形态学参数，然后，将其与形态学参数临界值比较，如果大于该临界值，立即建立微观层面预警机制，并根据其成长状态，实施即时干预机制，在微观层面及时采取有效措施阻止有害物质的凝聚。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：王若林，朱道佩，钮涛平，桑农，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42