一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法及系统技术方案

一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法及系统。本发明专利技术的技术方案包括提供一种基于带色彩图像处理的水质分析方法及系统，用于实现：采集待测样本溶液的图像信息，由软件分析计算带有色彩的图像的颜色信息值，针对每一项污染因子先用标准溶液做出标准曲线，拿到每项污染因子对应图像色彩公式中的关键参数值，包括K值和M值，将关键参数值结合待测样本溶液图像的颜色信息值经过对应公式计算，即可得出水质每一项污染因子的浓度。本发明专利技术的有益效果为：步骤简单，对操作人员的技术水平要求低，由于不依赖肉眼判断，测试结果较为精确，对采集设备要求低，仪器成本低廉，方法快速、准确。

A Method and System for Water Quality Analysis Based on Color Information Processing

【技术实现步骤摘要】
一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法及系统
本专利技术涉及一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法及系统，属于水质检测领域。
技术介绍
比色法定量的依据是光的吸收定律，当相同强度的入射光透过组成相同的有色溶液时，如果溶液的液层厚度相等，溶液颜色相同，则溶液的浓度相等。市面上成熟产品快速分析试剂盒就是基于此原理做法。这种做法能够在任何环境下对水质做出快速判断但由于是依靠肉眼来判断，存在一定的主观误差。而分光光度法检测精准，但设备构件复杂，对环境要求高，对操作员要求也高。专利号CN109100309A《分散液液微萃取—安卓手机比色测定微量钙离子的方法》公开了一种利用乙二醛缩双作为显色剂，在PH12.8的硼砂-氢氧化钠中与钙反应，使用表面活性剂采用DLLME技术富集萃取，通过安卓手机软件ColorGrab先获得空白样品溶液的RGB颜色强度值，再以同样的方法获得待测样品的颜色强度RGB值，然后利用RGB通道里面的G通道值，按照YG＝(IG-IGblack)/255,YG＝0.4896C-0.0188的关系来获得钙离子浓度方法。上述专利对能够实现钙离子浓度检测的试剂做了保护，其本质是对G通道对应的波长光吸收变化，利用空白样做基准的吸光光度法的变形，并不涉及颜色特性的RGB之间的计算。在同为本技术方案专利技术人的专利CN108776107《一种替代可见分光光度计的光谱分析方法》中公开了一种替代分光光度法的分析方法，该方法通过使用CCD或CMOS传感器对待测样品进行成像，通过对RGB值得一阶或多阶公式，同时对RGB三个值进行量化的色度计算，获得浓度值的方法。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法及系统，采集待测样本溶液的图像信息，由软件分析计算带有色彩的图像的颜色信息值，针对每一项污染因子先用标准溶液做出标准曲线，拿到每项污染因子对应图像色彩公式中的关键参数值，包括K值和M值，将关键参数值结合待测样本溶液图像的色彩信息值经过对应公式计算，即可得出水质每一项污染因子的浓度。本专利技术解决其问题所采用的技术方案一方面是：一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、将每一项污染因子根据色色彩公式计算得到关键参数值，其中关键参数值包括K值和M值；S200、使用图像采集终端采集待测样本图像信息，得到待测样本图像的颜色信息值；S300、根据待测样本图像的颜色信息值和各项污染因子的关键参数值进行计算，得到待测样本的水质分析结果，其中水质分析结果包括水质浓度。进一步的，所述S100还包括：S101、针对每一项污染因子用标准溶液做出标准曲线；S102、根据标准曲线得到每一项污染因子对应图像色彩公式中的K值和M值。进一步的，所述S101还包括使用一定梯度浓度数量的污染因子溶液做出标准曲线，其中一定梯度溶液数量可自定义。进一步的，所述S200还包括：S201、将标准浓度梯度的待测样本和显色剂混合显色，将混合后的待测样本溶液倒入显色器皿内；S202、使用图像采集终端采集待测样本溶液图像信息，并将得到的图像信息进行白平衡计算预处理，得到待测样本溶液图像信息的颜色信息值。进一步的，所述S300还包括：S301、根据待测样本溶液图像的颜色信息值和每一项污染因子的关键参数值，根据基础公式计算，得到每一项污染因子的浓度值。进一步的，所述基础公式为一阶或二阶的计算公式包括但不限于：C＝K×A+M其中A为基于色彩信息R、G、B值的基础计算公式表达式，该表达式为以下的一种或多种：1、当R≥G≥B时，A＝42.5*(G-B)/(R-B)2、当R≥B>G时，A＝42.5*(G-B)/(R-R)+2553、当R＝G＝B时，A＝04、G＝max，A＝42.5*(B-R)/(Max-Min)+855、B＝max，A＝42.5*(R-G)/(Max-Min)+170；(2)1、当R≥G≥B或B≥G≥R时，A＝R+B2、当G≥R≥B或B≥R≥G时，A＝G+B3、当R≥B≥G或G≥B≥R时，A＝R+G；(3)A＝R+G+B；(4)A＝R*G*B；(5)A＝K1(R/B)+K2(G/B)A＝K1(R/G)+K2(B/G)A＝K1(B/R)+K2(G/R)；(6)C＝K*A+MA＝(R*G)/BA＝(R*B)/GA＝(B*G)/R；K、M为由标准曲线获得的关键参数。进一步的，所述颜色信息值包括但不限于RGB值、HSL值以及CMYK值。本专利技术解决其问题所采用的技术方案另一方面是：一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法系统，其特征在于，包括：污染因子计算模块，用于将每一项污染因子根据色彩公式计算得到关键参数值，其中关键参数值包括K值和M值；采集终端，用于采集待测样本图像信息，得到待测样本图像的颜色信息值；分析计算模块，用于根据待测样本图像的颜色信息值和各项污染因子的关键参数值进行计算，得到待测样本的水质分析结果，其中水质分析结果包括水质浓度。进一步的，所述采集终端包括但不限于手机、电脑、数码相机以及CCD传感器。进一步的，还包括通信模块，用于通过有线或无线网络将采集终端采集到的图像信息发送到远程服务器中的分析计算模块，进行对应的水质分析。本专利技术的有益效果是：步骤简单，对操作人员的技术水平要求低，由于不依赖肉眼判断，测试结果较为精确，对采集设备要求低，仪器成本低廉，方法快速、准确.附图说明图1是根据本专利技术优选实施例的方法流程示意图；图2是根据本专利技术优选实施例的系统结构示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本
的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本专利技术的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本专利技术的范围施加限制。术语解释：吸光光度法：基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。比色法：通过比较样品溶液与标准溶液颜色深浅来确定被测物质含量的方法。标准系列法：是在溶液液层厚度相同的情况下，直接比较溶液颜色深浅的比色分析法。白平衡：电子或数码摄像中，使白色物体在不同灯光或光照环境下都显现为白色。参照图1，根据本专利技术优选实施例的方法流程示意图：S1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、将每一项污染因子的自身色彩特性或者与显色剂反应后的色彩特性，与每一项污染因子浓度，建立基础色彩公式，色彩公式中包含有与具体污染因子相对应的关键参数K值和M值。K值和M值事先由不同浓度的标准液校正测得。S200、使用图像采集终端采集待测样本图像信息，得到待测样本图像的色彩信息值；S300、根据待测样本图像的色彩信息值和各项污染因子的关键参数值进行计算，得到待测样本的水质分析结果，其中水质分析结果包括水质浓度。

【技术特征摘要】
1.一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、将每一项污染因子的自身色彩特性或者与显色剂反应后的色彩特性，与每一项污染因子浓度，建立基础色彩公式，色彩公式中包含有与具体污染因子相对应的关键参数K值和M值。K值和M值事先由不同浓度的标准液校正测得。S200、使用图像采集终端采集待测样本图像信息，得到待测样本图像的色彩信息值；S300、根据待测样本图像的色彩信息值和各项污染因子的关键参数值进行计算，得到待测样本的水质分析结果，其中水质分析结果包括水质浓度。2.根据权利要求1所述的基于色彩信息处理的水质分析方法，其特征在于，所述S100还包括：S101、针对每一项污染因子用已知浓度的标准溶液根据自身色彩或者显色反应后的色彩信息做标准曲线。S102、根据标准曲线得到每一项污染因子对应图像色彩公式中的K值和M值。3.根据权利要求2所述的基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，所述S101还包括使用一定梯度已知浓度的一定数量的污染因子溶液做出标准曲线，其中一定梯度的已知浓度与溶液数量可以自定义。4.根据权利要求1所述的基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，所述S200还包括：S201、将标准浓度梯度的待测样本和显色剂混合显色，将混合后的待测样本溶液倒入显色器皿内；S202、使用图像采集终端采集待测样本溶液图像信息，并将得到的图像信息进行白平衡计算预处理，得到待测样本溶液图像信息的色彩信息值。5.根据权利要求1所述的基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，所述S300还包括：S301、根据待测样本溶液图像的色彩信息值和每一项污染因子的关键参数值，根据基础色彩公式计算，得到每一项污染因子的浓度值。6.根据权利要求5所述的基于色彩信息处理进行水质分析的方法，其特征在于，所述基础公式为一阶或二阶的计算公式包括但...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯延辉，刘茵，
申请(专利权)人：深圳市前海微升科学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44