化学反应溶液颜色突变识别方法技术

本发明专利技术公开了一种化学反应溶液颜色突变识别方法，首先使用CCD工业相机摄取溶液图像，实现化学反应过程中溶液颜色的自动化识别；然后基于颜色二阶矩和像素点数量排除溶液颜色交替变化的干扰，并基于直方图对比得到相似度进行滴定终点的判定。使用CCD工业相机代替人眼摄取溶液图像，能够有效、准确地实现化学反应过程中溶液颜色的自动化识别，减轻人工成本；基于颜色分量二阶矩阈值和颜色直方图相似度对比实现化学反应溶液颜色突变识别，能消除化学反应过程中溶液颜色交替变化引起的误判。化学反应过程中溶液颜色交替变化引起的误判。化学反应过程中溶液颜色交替变化引起的误判。

【技术实现步骤摘要】
化学反应溶液颜色突变识别方法


[0001]本专利技术涉及一种化学工业领域中，检验样品中金属元素的成分及含量技术，尤其涉及一种基于颜色分量二阶矩阈值和颜色直方图相似度对比的化学反应溶液颜色突变识别方法。

技术介绍

[0002]在化学工业领域中，检验材料中金属元素的成分及含量，可用于更精准地确定材料的价格、功能和用处。在样品含量的检验过程中，随着测定样品所用指示剂的加入样品溶液颜色会发生突变，突变时刻为指示剂停止加入的时刻，从而可根据指示剂用量计算出样品含量。
[0003]样品含量的检测在化学工业上广泛借助滴定操作来完成，对于滴定过程中化学溶液颜色的突变，通常靠人眼来识别，但由于人的经验和颜色识别差异性，会导致指示剂用量产生偏差，而且人眼识别存在费时费力，人工成本高，无法实现自动化的问题。因此，需要一种降低人工成本，减少判定偏差，自动溶液颜色突变识别方法，进而保证样品含量检测的准确性和规范性。
[0004]借助数字图像处理技术，使用摄像头代替人眼对滴定过程进行图像摄取，上传至计算机图像处理单元进行颜色识别，相比于人眼识别本方法具有易于自动化、相比于电极判断终点本方法具有成本低等优点。
[0005]现有技术一：
[0006]1、李莎莎，洪文娟，陈华才等.R/G/B直方图对比算法判别红茶发酵适度[J].中国计量学院学报，2016，27(2):172
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176：一种基于RGB直方图对比算法判别红茶发酵适度的方法：
[0007]采用鲜叶样品进行标准发酵后留作审评的标准图像，通过计算红茶发酵叶的颜色直方图与标准直方图的匹配度判别发酵适度。设定发酵适度的标准图像与阈值T，并实时采集分析红茶发酵过程中在制品图像的RGB三种颜色分量直方图，计算其与标准图像的相似度：曼哈顿距离。当Manhattan距离D的均值小于设定阈值T时，则判别为发酵适度，并输出信号停止红茶继续发酵。研究结果表明,基于RGB直方图对比算法判别红茶发酵适度状态是可行的。
[0008]2、付邦鹏，刘珊，瞿关明等.一种基于HSV色彩空间直方图的车身颜色识别方法:中国,CN201811584499.X[P].2019
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04
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05：一种基于HSV色彩空间直方图的车身颜色识别方法：
[0009]利用CCD工业相机获取外部车身彩色图像到计算机中并进行前处理操作；将前处理后的彩色图像的色彩空间由RGB转为HSV空间；计算机获取图像的H
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S直方图并按照直方图最高柱Hue查表输出颜色。该方法所述的基于HSV色彩空间直方图的车身颜色识别方法，充分的利用了HSV色彩空间的色度H、饱和度S的相关统计信，利用直方图的方式将颜色分布呈现出来，能够有效、准确地识别光线变化剧烈场景下的车身颜色信息。
[0010]现有技术一的缺点：
[0011]1.R、G、B三种分量相关性较强，难以很好地反映出物体具体的颜色信息，而HSV颜色空间相比RGB颜色空间能够更直观地表达颜色的色调、鲜艳程度和明暗程度，方便进行颜色的对比。
[0012]2.由于按照H
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S特征直方图最高柱Hue查表输出颜色的特性，仅适用于对颜色单一的物体进行颜色识别，难以对溶液等状态多变、颜色不稳定的样品进行颜色识别。
[0013]现有技术二：
[0014]1、项艳丽.基于颜色特征的异色物识别方法研究[D].内蒙古大学，2013，22
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26：基于颜色特征的异色物识别方法研究：
[0015]将CCD摄像机拍摄到的图像传送到计算机中,利用图像处理系统对获得的图像进行处理，提取图像多个颜色空间的多种颜色特征量，经多次模拟实验分析，图像在RGB颜色空间下的颜色矩有着代表图像的颜色特征的能力，适用于异色物体颜色判定。系统可根据颜色矩控制气动喷嘴的动作,以达到剔除异色物，提纯物体的最终目的。
[0016]2、张安发，陈洁，陈燕娟等.一种车辆年检标签颜色的识别方法及装置:中国,CN201711320505.6[P].2018
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05
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22：一种车辆年检标签颜色识别方法及装置：
[0017]利用摄像头获取待识别年检标签图像，同时统计各类颜色对应的像素点的数量；判断各类颜色对应的像素点的数量是否满足预设条件；当满足时,将对应的像素点的数量最大的颜色作为待识别年检标签图像的颜色；当不满足时,对待识别年检标签图像进行剪切,并将剪切后的待识别年检标签图像作为下一循环的图像,返回执行获取待识别年检标签图像的步骤。通过在数量不满足预设条件的情况下,将待识别年检标签图像剪切后重新进行颜色识别,消除了由于光照和折叠的部分因素的影响。
[0018]现有技术二的缺点：
[0019]对物体颜色信息的分析较为单一，难以对溶液等状态多变、颜色不稳定的样品进行颜色识别，需要将多种算法结合使用继而高效地表现溶液的颜色特征。

技术实现思路

[0020]本专利技术的目的是提供一种化学反应溶液颜色突变识别方法。
[0021]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0022]本专利技术的化学反应溶液颜色突变识别方法，使用CCD工业相机摄取溶液图像，基于颜色二阶矩和像素点数量排除溶液颜色交替变化的干扰，并基于直方图对比得到相似度进行滴定终点的判定。
[0023]然后，基于颜色二阶矩和像素点数量排除溶液颜色交替变化的干扰，并基于直方图对比得到相似度进行滴定终点的判定。
[0024]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的化学反应溶液颜色突变识别方法，由于使用CCD工业相机代替人眼摄取溶液图像，能够有效、准确地实现化学反应过程中溶液颜色的自动化识别，减轻人工成本；基于颜色分量二阶矩阈值和颜色直方图相似度对比实现化学反应溶液颜色突变识别，能消除化学反应过程中溶液颜色交替变化引起的误判。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例检测流程的颜色识别流程图；
[0026]图2和图3分别为颜色突变前和突变后的溶液图像示意图；
[0027]图4、图5、图6和图7分别为图像处理单元基于灰度世界算法对溶液图像进行溶液颜色白平衡处理的效果图；
[0028]图8为图3中的溶液图像的RGB分量二阶矩值图。
[0029]图9和图10分别为颜色变化刚开始进行时刻图像颜色呈浅紫色和颜色变化结束时刻图像颜色从白色完全变为紫色的示意图。
[0030]图11为基于实时图像和颜色突变后的溶液彩色图像提取H
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S特征并获取的H
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S直方图；
[0031]图12为对滤波后的直方图相似度进行微分运算，并以时间作横坐标，微分值为纵坐标的图；
[0032]图13和图14分别为两次滤波前后的直方图；
[0033]图15和图16分别为二阶矩滤波后图标两次波峰时刻溶液图像。
具体实施方式
[0034]下面将对本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学反应溶液颜色突变识别方法，其特征在于，使用CCD工业相机摄取溶液图像，基于颜色二阶矩和像素点数量排除溶液颜色交替变化的干扰，并基于直方图对比得到相似度进行滴定终点的判定。2.根据权利要求1所述的化学反应溶液颜色突变识别方法，其特征在于，颜色识别的步骤包括：A、检测流程开始，进行颜色识别，摄像头实时摄取锥形瓶内溶液的彩色图像，并获取颜色突变前的溶液图像和颜色突变后的溶液图像；B、图像处理单元基于灰度世界算法对溶液图像进行溶液颜色白平衡处理，减轻环境光线干扰；C、图像处理单元比较实时图像和颜色突变后的溶液图像R、G、B三分量二阶矩的数值选取阈值。D、将图像的颜色空间由RGB颜色空间转为HSV颜色空间；E、基于实时图像和颜色突变后的溶液彩色图像提取H
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S特征并获取H
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S直方图，直方图是以色度Hue为横轴，以及每个Hue区间的饱和度Saturation累加和为纵轴的直方图；F、基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：关丛荣，吴天宇，左岐，杨祯，崔恩迪，陈吉文，
申请(专利权)人：广州善谱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：