【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像识别技术在化学分析领域技术，尤其是指一种基于图像识别技术的智能水质检测装置。
技术介绍
1、传统的ph值检测方法依赖于化学指示剂和人工观察，这些方法不仅耗时、主观性强，而且精度有限。随着微流控技术和图像识别技术的发展，自动化的ph检测装置逐渐成为研究的热点。现有的自动化ph检测装置通常包括电极式ph计，它们虽然能够提供较为准确的测量结果，但往往成本较高，且在某些应用场景下不够灵活。
2、为了解决上述问题，研究者们开始探索基于图像识别技术的ph检测方法，这些方法通过分析ph试纸在化学反应后的颜色变化来确定ph值，但往往受限于光照条件、图像清晰度和算法的准确性。此外，现有的图像识别ph检测装置在处理速度、用户交互和数据传输方面也存在不足。
3、针对现有技术的局限性，本专利技术提供了一种结构紧凑、成本低廉且操作简便的ph值智能检测装置。该装置不仅能够实现高精度的ph测量，还能够通过无线数据传输模块实时传输检测结果，极大地提高了检测的效率和便利性。通过创新的图像处理算法和硬件设计，本专利技术在保证检测准确性的同时，也提高了检测速度和用户体验。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种基于图像识别技术的智能水质检测装置，其通过自动化和智能化的方法，实现对液体样品ph值的快速准确测量，其结合了微流控技术、高精度成像技术和先进的图像处理算法，其提供了一种低成本、高效率的ph检测解决方案，适用于多种应用场景，包括实
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：
3、一种基于图像识别技术的智能水质检测装置，包括：
4、防光干扰黑箱，用于隔离外部光源，确保图像采集过程中光照的均匀性和稳定性；
5、前处理单元，用于对样品进行预处理，所述前处理单元包括用于将待测液体样品导入到ph试纸上的样品导入、用于对待测液体样品进行过滤的过滤装置、用于控制待测液体样品在ph试纸上的样品量的精确控量以及用于将ph试纸上的待测液体样品混合显色的显色反应；
6、光照系统，所述光照系统的光源位置与范围覆盖整个ph试纸的检测区域，以确保图像采集的光照均匀性；所述光照系统设置于所述防光干扰黑箱内，并位于所述防光干扰黑箱内的ph试纸检测位的上方；
7、图像采集模块，用于采集ph试纸图像，并将采集的ph试纸图像发送给图像处理模块；
8、所述图像处理模块，用于根据所述图像采集模块采集的ph试纸图像确定出与该图像对应的ph值；
9、显示模块，用于显示检测数据；
10、无线通信数据传输模块，用于将检测数据传输给服务终端。
11、作为一种优选方案，所述样品导入用于将待测液体样品通过微流控系统导入到ph试纸上；
12、所述过滤装置使用0.10至0.22μm孔径的滤膜，所述滤膜安装在一个密闭的过滤室中，所述过滤室与微流控系统相连；所述微流控系统的微流控通道的直径范围在100至200μm，以确保待测液体样品在过滤后能直接进入微流控通道，实现自动化过滤过程；
13、所述精确控量通过所述微流控系统的精确控制，确保ph试纸上的待测液体样品的样品量在1μl至10μl之间；
14、所述显色反应包括显色剂；在ph试纸与待测液体样品接触后，通过所述微流控系统实现待测液体样品和显色剂的快速混合，迅速固定ph试纸颜色，防止颜色变化；使用的显色剂包括：
15、酸性条件下的5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(cas号为14609-54-2；分子式为c48h30n4o8)、4-硝基苯甲酰胺(cas号为619-80-7；分子式为c7h6n2o3)、金纳米粒子au(粒径范围为10nm至50nm)中的一种或多种；
16、碱性条件下的酞菁蓝(cas号为147-14-8；分子式为c32h16cun8)、2-脱氧-2,2-二氟-3,4,6-三-o-苄基-α-d-阿拉伯糖-己吡喃糖(cas号为1259987-05-7；分子式为c27h28f2o5)、溴甲酚紫(cas号为115-40-2；分子式为c21h16br2o5s)中的一种或多种。
17、作为一种优选方案，所述微流控系统包括微流控芯片，所述微流控芯片具有所述微流控通道，所述微流控芯片上集成有温度传感器；通过所述温度传感器监测环境温度，并利用加热或冷却元件调节温度，保持待测液体样品溶液和ph试纸周围环境的温度在4℃至37℃之间，以确保显色反应的稳定性，从而提高ph试纸图像检测的准确性。
18、作为一种优选方案，所述光照系统包括一个固定在所述防光干扰黑箱内的ph试纸检测位的上方的白光或黄光的led方形光源，所述led方形光源的光强为100至1000lux；
19、所述图像采集模块为摄像头，所述摄像头位于所述防光干扰黑箱内的ph试纸检测位的上方；
20、所述led方形光源设置在摄像头的四周，并直接向下照射，照射范围覆盖整个ph试纸的检测区域，确保从ph试纸中心到边缘各点的光照强度一致，光强度的均匀性达到99％以上，并支持在100至1000lux范围内调整光强，以获得最佳的图像对比度；
21、所述摄像头上装配有一个凹面反光杯紧贴led方形光源的四周侧；所述反光杯用于收集和反射led方形光源发出的光线，以实现光线的聚集和均匀分布在ph试纸检测位。
22、作为一种优选方案，所述防光干扰黑箱内设置有一个转盘，所述转盘上设有10至20个ph试纸检测位，所有ph试纸检测位共用一个位于转盘上方的所述摄像头和一个所述led方形光源，通过旋转转盘实现对各个ph试纸检测位的依次拍照；在ph试纸检测位上，光强可以控制在1000-10000lux/cm2的范围内，以确保足够的光照均匀性和图像清晰度。
23、作为一种优选方案，所述防光干扰黑箱内设置有一排长板，所述长板上设有10至20个ph试纸检测位；每个ph试纸检测位都配备一个独立的位于ph试纸检测位上方的所述摄像头和一个所述led方形光源，实现并排处理多个待测液体样品；在ph试纸检测位上，光强可以控制在1000-10000lux/cm2的范围内，以确保足够的光照均匀性和图像清晰度。
24、作为一种优选方案，所述摄像头位于所述防光干扰黑箱顶部正中央；所述摄像头具备自动对焦和曝光调整功能，能够在±3档光圈变化范围内自动调整，确保图像质量。
25、作为一种优选方案，所述图像处理模块包括以下步骤：
26、步骤1、图像预处理算法：所述图像预处理算法包括颜色多元回归转换、光照补偿算法两个步骤，以增强图像对比度和质量；其中：
27、所述颜色多元回归转换将采集的彩色ph试纸图像转换为灰度图像，以便于后续处理；所述颜色多元回归转换为：
28、
29、式中，a1、b1、c1…z1为r通道的颜色系数，a2、b2、c2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述样品导入用于将待测液体样品通过微流控系统导入到pH试纸上；
3.根据权利要求2所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述微流控系统包括微流控芯片，所述微流控芯片具有所述微流控通道，所述微流控芯片上集成有温度传感器；通过所述温度传感器监测环境温度，并利用加热或冷却元件调节温度，保持待测液体样品溶液和pH试纸周围环境的温度在4℃至37℃之间，以确保显色反应的稳定性，从而提高pH试纸图像检测的准确性。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述光照系统包括一个固定在所述防光干扰黑箱内的pH试纸检测位的上方的白光或黄光的LED方形光源，所述LED方形光源的光强为100至1000lux；
5.根据权利要求4所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述防光干扰黑箱内设置有一个转盘，所述转盘上设有10至20个pH试纸检测位，所有pH试纸检测位共用
6.根据权利要求4所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述防光干扰黑箱内设置有一排长板，所述长板上设有10至20个pH试纸检测位；每个pH试纸检测位都配备一个独立的位于pH试纸检测位上方的所述摄像头和一个所述LED方形光源，实现并排处理多个待测液体样品；在pH试纸检测位上，光强可以控制在1000-10000lux/cm2的范围内，以确保足够的光照均匀性和图像清晰度。
7.根据权利要求4所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述摄像头位于所述防光干扰黑箱顶部正中央；所述摄像头具备自动对焦和曝光调整功能，能够在±3档光圈变化范围内自动调整，确保图像质量。
8.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述图像处理模块包括以下步骤：
9.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述图像处理模块采用华为云ModelArts平台中的图像识别功能，具体步骤依次包括数据准备、模型选择与训练、模型评估、模型部署、集成与应用、持续监控与维护，其中：
10.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：还包括控制面板，所述光照系统、图像采集模块、图像处理模块、显示模块、无线通信数据传输模块均电性连接于控制面板；
...【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述样品导入用于将待测液体样品通过微流控系统导入到ph试纸上；
3.根据权利要求2所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述微流控系统包括微流控芯片，所述微流控芯片具有所述微流控通道，所述微流控芯片上集成有温度传感器；通过所述温度传感器监测环境温度，并利用加热或冷却元件调节温度，保持待测液体样品溶液和ph试纸周围环境的温度在4℃至37℃之间，以确保显色反应的稳定性，从而提高ph试纸图像检测的准确性。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述光照系统包括一个固定在所述防光干扰黑箱内的ph试纸检测位的上方的白光或黄光的led方形光源，所述led方形光源的光强为100至1000lux；
5.根据权利要求4所述的基于图像识别技术的智能水质检测装置，其特征在于：所述防光干扰黑箱内设置有一个转盘，所述转盘上设有10至20个ph试纸检测位，所有ph试纸检测位共用一个位于转盘上方的所述摄像头和一个所述led方形光源，通过旋转转盘实现对各个ph试纸检测位的依次拍照；在ph试纸检测位上，光强可以控制在1000-10000lux/cm2的范围内，以确保足够的光照均匀...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆钢，洪杰晟，吴祖剑，林靖熙，何致远，李效宇，陈泳翰，刘乐天，廖柏尧，朱昱旨，罗洌，刘思洋，谢志豪，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：
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