一种利用飞行时间相机测量液体透光率的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及液体透光率领域，特别涉及一种利用飞行时间相机测量液体透光率的方法及装置，包括：步骤1)通过近红外光源照射置于透光容器中的待测液体，并通过飞行时间相机拍摄置于透光容器中的待测液体，以获得待测液体透明图像；步骤2)将待测液体所在的透光容器的外表面包裹上遮光片，并将其放回至原位置；通过飞行时间相机拍摄遮光片包裹的透光容器，以获得待测液体不透明图像；步骤3)分别提取待测液体透明图像的灰度值和待测液体不透明图像的灰度值，并计算得出待测液体的透光率，排除了温度变化和光照条件改变会造成的测量误差。度变化和光照条件改变会造成的测量误差。度变化和光照条件改变会造成的测量误差。

【技术实现步骤摘要】
一种利用飞行时间相机测量液体透光率的方法及装置


[0001]本专利技术涉及液体透光率领域，特别涉及一种利用飞行时间相机测量液体透光率的方法及装置。

技术介绍

[0002]透光率，也叫百分透射比，用T％表示，它是指一般红外光在穿过样品时，必然有一定的光被样品所吸收，那么剩余的光强和原有红外光强的比值，就是透光率。为了表示液体吸收光的程度，通常用透过后的光通量与入射光通量之比来表征物体的透光性质，称为透光率。
[0003]现有的液体透光率通常用两个比色皿，一个装有纯净水，另一个装有待测溶液，利用分光光度计测量待测溶液透光率。这种方式操作复杂，对环境要求较高，必须严格控制温度、光照等环境条件，温度变化和光照条件改变会造成结果误差。
[0004]在王毕艺的《一种激光大气透过率测量方法的研究》一文中，介绍了一种利用CCD探测器测量激光传输前后总灰度值，从而准确方便的获得激光大气传输特性的新方法，并将测试结果与传统透过率实验测量结果及仿真计算结果进行比对，验证了其方法的可行性，且排除了温度变化引入测量误差。
[0005]虽然利用CCD探测器测量激光传输前后总灰度值测量大气透过率的原理同样可以应用到液体透光率中，但是如果利用CCD探测器进行测量，就需要严格的暗室环境，因为环境光变化会改变灰度值对测量结果带来影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，克服现有技术操作复杂和对测量环境要求高的问题，从而提供一种利用飞行时间相机测量液体透光率的方法及装置。本专利技术采用飞行时间相机进行测量，相机自带近红外光源，可以避免环境光改变带来的测量误差。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案所提供的利用飞行时间相机测量液体透光率的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1)通过近红外光源照射置于透光容器中的待测液体，并通过飞行时间相机拍摄所述置于透光容器中的待测液体，以获得待测液体透明图像；
[0009]步骤2)将所述待测液体所在的透光容器的外表面包裹上遮光片，作为与待测液体对应的完全不透明液体，并将包裹上遮光片的所述待测液体所在的透光容器放回至原位置；通过所述飞行时间相机拍摄所述遮光片包裹的透光容器，以获得待测液体不透明图像；
[0010]步骤3)通过数据处理模块，分别提取所述待测液体透明图像的灰度值和待测液体不透明图像的灰度值，并利用所述待测液体透明图像的灰度值的总和N
C
和待测液体不透明图像的灰度值的总和N
B
，计算得出所述待测液体的透光率。
[0011]因为待测液体是处于不完全透明状态，在不透明的部分，光子会被反射回来从而被飞行时间相机的传感器接收，透明部分的光子则不会反射，传感器接收不到。利用这个原
理，用完全不透明液体(遮光片包裹的透光容器)的灰度值总和和待测液体(没有包裹遮光片的透光容器中的待测液体)的灰度值总和的比值即可求出不透光率T
B
，从而进一步得到待测液体的透光率。
[0012]作为上述方法的一种改进，所述待测液体透明图像的灰度值总和N
C
为：
[0013]N
C
＝∑
待测液体
a(i,j)；
[0014]所述待测液体不透明图像的灰度值总和N
B
为：
[0015]N
B
＝∑
不透明
a(i,j)；
[0016]其中，a(i,j)为像素坐标，i为横坐标，j为纵坐标。
[0017]作为上述方法的一种改进，所述计算得出所述待测液体的透光率具体包括：
[0018]通过待测液体不透明图像的灰度值总和N
B
和待测液体透明图像的灰度值总和N
C
的比值获得所述待测液体的不透光率T
B
：
[0019][0020]如果是完全不透光，不透光率为1，则将所述待测液体的不透光率T
B
转换为待测液体的透光率T
T
：
[0021]T
T
＝1
‑
T
B
。
[0022]作为上述方法的一种改进，所述数据处理模块提取所述待测液体透明图像的灰度值的面积与提取所述待测液体不透明图像的灰度值的面积相等，并且均大于或等于所述透光容器所占面积。如果在两幅图像中，透光容器部分所占面积比较小，则数据处理模块仅在两幅图像中提取感兴趣部分(包括透光容器的部分)的灰度值，按照上述流程，可以获得液体透光率。
[0023]为实现本专利技术的再一目的，本专利技术提供一种利用飞行时间相机测量液体透光率的装置，用于上述利用飞行时间相机测量液体透光率的方法，所述装置包括：光源部件、透光容器、数据处理模块、飞行时间相机和遮光片；其中，
[0024]所述光源部件，用于产生近红外光源，并将其照射至所述透光容器；
[0025]所述遮光片，用于包裹所述透光容器并反射所述近红外光源，使所述近红外光源无法透过所述透光容器；
[0026]所述飞行时间相机，用于拍摄置于所述透光容器中的待测液体，以获得待测液体透明图像；用于拍摄所述遮光片包裹的透光容器，以获得待测液体不透明图像；
[0027]所述数据处理模块，用于提取所述待测液体透明图像的灰度值和待测液体不透明图像的灰度值，并利用所述待测液体透明图像的灰度值的总和N
C
和待测液体不透明图像的灰度值的总和N
B
，计算得出所述待测液体的透光率。
[0028]作为上述装置的一种改进，所述光源部件采用所述飞行时间相机自带的光源部件。
[0029]作为上述装置的一种改进，所述遮光片包括：白纸或塑胶材料。
[0030]本专利技术提供的利用飞行时间相机测量液体透光率的方法及装置，包括以下优点：
[0031]1)可以方便的根据其现有的环境利用简单的设备来进行测量，操作简单。
[0032]2)不需要严格控制测量条件，如温度和光照条件，测量环境不会影响测量结果，和传统使用分光光度计方法测量液体的透光率的方法相比，降低了因环境导致的局限性；
[0033]3)可以测量在不同距离下的相同溶液的透光率，也可以测量在相同距离下不同溶液的透光率，应用范围广。
[0034]4)传统测量方法中，盛装待测液体容器大小及厚度的改变，液体整体的透光率会随之而改变，本专利技术提供的方法及装置可以直接得出在不同形状、不同大小容器下的待测液体的整体透光率，不受容器的大小及形状的限制。
附图说明
[0035]图1为本专利技术提供的利用飞行时间相机测量液体透光率的装置的结构图；
[0036]图2为飞行时间相机捕获的待测液体透明图像；
[0037]图3为飞行时间相机捕获的对应图2的待测液体不透明图像；
[0038]图4为保留的飞行时间相机捕获的待测液体不透明图像的感兴趣的部分；
[0039]图5为保留的飞行时间相机捕获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用飞行时间相机测量液体透光率的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)通过近红外光源照射置于透光容器中的待测液体，并通过飞行时间相机拍摄所述置于透光容器中的待测液体，以获得待测液体透明图像；步骤2)将所述待测液体所在的透光容器的外表面包裹上遮光片，并将其放回至原位置；通过所述飞行时间相机拍摄所述遮光片包裹的透光容器，以获得待测液体不透明图像；步骤3)通过数据处理模块，分别提取所述待测液体透明图像的灰度值和待测液体不透明图像的灰度值，并利用所述待测液体透明图像的灰度值的总和N
C
和待测液体不透明图像的灰度值的总和N
B
，计算得出所述待测液体的透光率。2.根据权利要求1所述的利用飞行时间相机测量液体透光率的方法，其特征在于，所述待测液体透明图像的灰度值总和N
C
为：N
C
＝∑
待测液体
a(i,j)；所述待测液体不透明图像的灰度值总和N
B
为：N
B
＝∑
不透明
a(i,j)；其中，a(i,j)为像素坐标，i为横坐标，j为纵坐标。3.根据权利要求1所述的利用飞行时间相机测量液体透光率的方法，其特征在于，所述计算得出所述待测液体的透光率具体包括：通过待测液体不透明图像的灰度值总和N
B
和待测液体透明图像的灰度值总和N
C
的比值获得所述待测液体的不透光率T
B
：将所述待测液体的不透光率T
B

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳秋，梁红玉，郑福，徐轻尘，孙志斌，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：