專利名稱：同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步拍攝水中物體的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及同步拍攝水中絮 體不同側(cè)面圖像的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
拍攝飲用水或廢水處理系統(tǒng)和水環(huán)境中的絮體顆粒物的不同側(cè)面的圖 像，可以用于研究絮體的粒度分布、面積、特征尺寸和相關(guān)物理性質(zhì)，為 環(huán)境污染控制提供依據(jù)。申請(qǐng)?zhí)枮?00610027218.1、公開號(hào)CN101082766、名稱為"一種快速采 集全景圖像的設(shè)備和方法"的中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N可在移動(dòng)過程 中快速拍攝全景圖像或全景圖像序列的設(shè)備和方法，但該設(shè)備和方法在移 動(dòng)過程中對(duì)某一點(diǎn)或運(yùn)動(dòng)線路上的連續(xù)多個(gè)點(diǎn)的四周進(jìn)行360度的同步拍 攝，但這種方法無法完成對(duì)水中數(shù)百微米到幾毫米尺度的絮體的圖像的全 景拍攝。專利號(hào)為ZL 200520067263.0、名稱為"水平雙鏡頭立體數(shù)碼攝影攝像 機(jī)"的實(shí)用新型專利提供了一種水平雙鏡頭立體數(shù)碼攝影攝像機(jī)，可以拍 攝立體圖像，用于拍攝數(shù)碼立體圖片或視頻圖像，但是也無法分辨數(shù)百微 米到幾毫米尺度的絮體。因此提供一種能夠?qū)λ袛?shù)百微米到幾毫米尺寸的絮體進(jìn)行高分辨率 拍攝的方法和系統(tǒng)是人們所需要的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法，以 解決現(xiàn)存技術(shù)中沒有同步拍攝功能、拍攝圖像的分辨率較低的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠?qū)嵤┩脚臄z水中絮體不同側(cè)面圖像的方法的系統(tǒng)，以便完成本發(fā)明的方法。本發(fā)明的基本原理是，將電視鏡頭安裝到CCD相機(jī)上，以便CCD相機(jī)通過調(diào)節(jié)電視鏡頭光圈、焦距、放大倍數(shù)對(duì)絮體進(jìn)行拍照；然后利用兩臺(tái)所述安裝有電視鏡頭的CCD相機(jī)對(duì)水中的絮體的不同側(cè)面進(jìn)行同步拍攝。本發(fā)明所述的絮體包括無機(jī)絮體、污泥絮體與顆粒。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供的同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法包括以下步驟設(shè)置一個(gè)內(nèi)裝水的沉降裝置； 將兩個(gè)電視鏡頭分別裝入兩臺(tái)CCD相機(jī)上；將上述的兩臺(tái)CCD相機(jī)分別對(duì)準(zhǔn)所述沉降裝置的不同觀察面； 用兩條傳輸線將兩臺(tái)CCD相機(jī)分別連接兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備； 將單個(gè)絮體放入所述沉降裝置的水中，使其進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)； 同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)所述CCD相機(jī)，對(duì)自由沉降運(yùn)行的絮體進(jìn)行連續(xù)同步拍照，以便兩臺(tái)CCD相機(jī)分別獲得反映絮體不同側(cè)面的多幀圖像信號(hào)；所述兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備分別從與其相連的CCD相機(jī)接收所述多幀絮體圖像 信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行圖像處理后進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。本發(fā)明的方法還包括在所述兩臺(tái)CCD相機(jī)進(jìn)行拍照之前，將光源設(shè)置 到一臺(tái)照相機(jī)對(duì)面的步驟。其中，所述兩臺(tái)CCD相機(jī)最好相互垂直放置在沉降裝置的同一側(cè)。其中，所述沉降裝置是裝滿水的透明管如玻璃管。其中，最好在拍攝絮體圖像前進(jìn)行光源調(diào)節(jié)，和進(jìn)行電視鏡頭光圈、 焦距、放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。其中，通過對(duì)計(jì)算裝置屏幕上的絮體圖像的觀測(cè)，確定調(diào)節(jié)所需要的 光源的強(qiáng)度、電視鏡頭光圈、焦距、放大倍數(shù)。所述計(jì)算裝置是臺(tái)式或便攜計(jì)算機(jī)或其它具有處理器、顯示器和存儲(chǔ) 器的裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的實(shí)施上述方法的系統(tǒng)包括5一個(gè)有利于單個(gè)絮體進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)的沉降裝置；兩臺(tái)裝有電視鏡頭的CCD相機(jī)，用于分別對(duì)所述沉降裝置中正在自由 沉降運(yùn)動(dòng)的單個(gè)絮體的不同側(cè)面進(jìn)行連續(xù)同步拍照；通過傳輸線分別連接兩臺(tái)所述CCD相機(jī)的兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備，每個(gè)計(jì)算設(shè) 備接收與其連接的一臺(tái)CCD相機(jī)輸出的圖像信號(hào)，對(duì)其圖像處理后，進(jìn)行 顯示和存儲(chǔ)。本發(fā)明的系統(tǒng)最好還包括一個(gè)設(shè)置在一臺(tái)CCD相機(jī)對(duì)面的光源。 本發(fā)明具有組裝簡便、操作簡單、圖像質(zhì)量穩(wěn)定，可以獲得粒度為 lOO)im以上的絮體不同側(cè)面的清晰圖像的技術(shù)效果。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的系統(tǒng)的示意圖；圖2a是利用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)拍攝的絮體的正面圖像；圖2b是利用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)拍攝的絮體的側(cè)面圖像；圖3a是利用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)拍攝的顆粒污泥的正面圖像；圖3b是利用本發(fā)明的方法和系統(tǒng)拍攝的顆粒污泥的側(cè)面圖像。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明通過拍攝飲用水或廢水處理系統(tǒng)和水環(huán)境中的絮體的不同側(cè)面 的圖像，用于研究絮體的粒度分布、面積、特征尺寸和相關(guān)物理性質(zhì)，為 環(huán)境污染控制提供依據(jù)。本發(fā)明所述的絮體包括無機(jī)絮體、污泥絮體與顆粒。 圖1顯示了本發(fā)明的實(shí)施同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的系統(tǒng)。下 面參照?qǐng)D1說明本發(fā)明的同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法，本發(fā)明的方法包括以下步驟設(shè)置一個(gè)內(nèi)裝水的沉降裝置3;將兩個(gè)電視鏡頭分別裝入兩臺(tái)CCD相機(jī)4上；將上述兩臺(tái)CCD相機(jī)(如圖1所示的上下兩臺(tái)CCD相機(jī)4)分別對(duì)準(zhǔn)所述沉降裝置3的不同觀察面；用兩條傳輸線將兩臺(tái)CCD相機(jī)4分別連接兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備(如圖1所示 的左右兩臺(tái)計(jì)算機(jī))1;把單個(gè)絮體2放入所述沉降裝置3的水中，使其進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)；同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)所述CCD相機(jī)4，對(duì)自由沉降運(yùn)行的絮體進(jìn)行連續(xù)同步 拍照，以便兩臺(tái)CCD相機(jī)4分別獲得反映絮體不同側(cè)面的多幀圖像信號(hào)；所述兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備1分別從與其相連的CCD相機(jī)4接收所述多幀絮體 圖像信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行圖像處理后進(jìn)行顯示，并且存儲(chǔ)所顯示的圖像以便日 后分析、研究。本發(fā)明的方法還包括在所述兩臺(tái)CCD相機(jī)4進(jìn)行拍照之前，將光源(未 示出)設(shè)置到一臺(tái)照相機(jī)4對(duì)面的步驟。其中，所述兩臺(tái)CCD相機(jī)4最好相互垂直放置在沉降裝置3的同一側(cè)， 這樣不僅便于拍攝絮體的不同側(cè)面，而且還可以使兩臺(tái)CCD相機(jī)公用一個(gè) 光源。其中，本發(fā)明的沉降裝置3最好是裝滿水的透明管，如玻璃管。 其中，最好在拍攝絮體圖像前進(jìn)行光源調(diào)節(jié)，和進(jìn)行電視鏡頭光圈、焦距、放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)，以便得到拍攝絮體的最佳拍攝場(chǎng)景，從而拍攝分辨率高的絮體圖像。其中，通過對(duì)計(jì)算裝置屏幕上的絮體圖像的觀測(cè)，確定調(diào)節(jié)所需要的光源的強(qiáng)度、電視鏡頭光圈、焦距、放大倍數(shù)，這一過程可以在正式拍攝之前進(jìn)行。本發(fā)明使用的計(jì)算裝置4可以是臺(tái)式或者是便攜計(jì)算機(jī)或者是具有顯 示器、存儲(chǔ)器和處理器的專用設(shè)備。參見圖1，本發(fā)明的實(shí)施上述同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像方法的系 統(tǒng)包括一個(gè)有利于單個(gè)絮體2進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)的沉降裝置3;位于圖1中左右兩側(cè)的兩臺(tái)裝有電視鏡頭的CCD相機(jī)4，用于分別對(duì) 所述沉降裝置3中正在自由沉降運(yùn)動(dòng)的單個(gè)絮體2的不同側(cè)面進(jìn)行連續(xù)同7通過傳輸線分別連接兩臺(tái)所述CCD相機(jī)4的兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備1，每個(gè)計(jì) 算設(shè)備1接收與其連接的一臺(tái)CCD相機(jī)4輸出的圖像信號(hào)，對(duì)其圖像處理 后，進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。為了提高所拍攝絮體圖像的清晰度，本發(fā)明的系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)包括一個(gè)設(shè) 置在一臺(tái)CCD相機(jī)4對(duì)面的光源(未示出)。下面舉例說明本發(fā)明的同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的過程及結(jié)果實(shí)施例一同步拍攝水中聚合氯化鐵-腐殖酸絮體不同側(cè)面圖像試驗(yàn)絮體圖像拍攝試驗(yàn)裝置主要由50ml比色管、2套CCD攝影系統(tǒng)、計(jì)算 機(jī)和光源組成。CCD攝影系統(tǒng)包括CCD相機(jī)(HV1302UM，大恒公司)、電 視鏡頭(Computar Macro Zoom, MLM-3XMP，日本)、圖像拍攝軟件(Daheng Imavision，大恒公司)軟件和聯(lián)想計(jì)算機(jī)等。調(diào)好CCD相機(jī)和光源。然后將聚合氯化鐵與腐殖酸凝聚絮凝后形成的 一個(gè)絮體小心移出，并垂直移入比色管內(nèi)的去離子水中，讓絮體自由沉降， 調(diào)節(jié)電視鏡頭焦距保證能夠拍攝到清晰的絮體圖像，迅速啟動(dòng)圖像拍攝軟 件，直到絮體從系統(tǒng)視野中消失后停止拍攝。在上述過程中，要保證無振 動(dòng)因素影響拍攝。圖2a和圖2b顯示了該試驗(yàn)的拍攝結(jié)果，其中圖2a是同步拍攝的絮體 正面圖像；圖2b是同步拍攝的絮體側(cè)面圖像。實(shí)施例二同步拍攝廢水處理生物反應(yīng)器中厭氧顆粒污泥不同側(cè)面圖 像試驗(yàn)顆粒污泥圖像拍攝試驗(yàn)裝置主要由50ml比色管、2套CCD攝影系統(tǒng)、 計(jì)算機(jī)和光源組成。CCD攝影系統(tǒng)包括CCD相機(jī)(HV1302UM，大恒公司)、 電視鏡頭(Computar Macro Zoom, MLM-3XMP，日本)、圖像拍攝軟件 (Daheng Imavision，大恒公司)軟件和聯(lián)想計(jì)算機(jī)等。調(diào)好CCD相機(jī)和光源。然后將廢水處理生物反應(yīng)器中顆粒污泥小心移 出，并垂直移入比色管內(nèi)的去離子水中，讓顆粒污泥自由沉降，調(diào)節(jié)電視 鏡頭焦距保證能夠拍攝到清晰的絮顆粒污泥圖像，迅速啟動(dòng)圖像拍攝軟件，直到顆粒污泥從系統(tǒng)視野中消失后停止拍攝。在上述過程中，要保證無振 動(dòng)因素影響拍攝。
圖3a和圖3b顯示了該試驗(yàn)的拍攝結(jié)果，其中圖3a是同步拍攝的顆粒 污泥正面圖像；圖3b是同步拍攝的顆粒污泥側(cè)面圖像。
綜上所述，本發(fā)明系統(tǒng)中的2套CCD相機(jī)、2套電視鏡頭、光源、2 臺(tái)計(jì)算機(jī)、傳輸線、透明管進(jìn)行如下布置計(jì)算機(jī)和CCD相機(jī)通過傳輸線 相連，光源放置在其中一臺(tái)CCD相機(jī)的對(duì)面，它們中間為透明管，另外一 臺(tái)CCD相機(jī)與前面一臺(tái)CCD相機(jī)互相垂直放置，2套電視鏡頭分別安裝在 各自的CCD相機(jī)上。在進(jìn)行拍攝時(shí)，將水中的單個(gè)絮體置入裝滿水透明管 中，讓其沿著管中心的路徑垂直下降，然后迅速調(diào)節(jié)好光源和互相垂直放 置的CCD相機(jī)上的電視鏡頭的光圈、焦距和放大倍數(shù)，同時(shí)觀察計(jì)算機(jī)屏 幕，當(dāng)絮體沉降到電視鏡頭的視野中時(shí)同步啟動(dòng)CCD相機(jī)進(jìn)行拍攝，絮體 圖像就會(huì)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，然后可以對(duì)圖像進(jìn)行存儲(chǔ)、處理等操作。
本發(fā)明具有組裝簡便、操作簡單、圖像質(zhì)量穩(wěn)定，可以獲得粒度為 100pm以上的絮體不同側(cè)面的清晰圖像的技術(shù)效果。
盡管上文對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于此，本技術(shù)領(lǐng) 域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行各種修改。因此，凡按照本發(fā)明原 理所作的修改，都應(yīng)當(dāng)理解為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
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權(quán)利要求
1、一種同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法，包括以下步驟將電視鏡頭安裝到CCD相機(jī)上，以便CCD相機(jī)通過調(diào)節(jié)電視鏡頭光圈、焦距、放大倍數(shù)對(duì)絮體進(jìn)行拍照；用兩臺(tái)所述安裝有電視鏡頭的CCD相機(jī)對(duì)水中的絮體的不同側(cè)面進(jìn)行同步拍攝。
2、 一種同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法，包括以下步驟 設(shè)置一個(gè)內(nèi)裝水的沉降裝置； 將兩個(gè)電視鏡頭分別裝入兩臺(tái)CCD相機(jī)上； 將上述的兩臺(tái)CCD相機(jī)分別對(duì)準(zhǔn)所述沉降裝置的不同觀察面； 用兩條傳輸線將兩臺(tái)CCD相機(jī)分別連接兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備； 將單個(gè)絮體放入所述沉降裝置的水中，使其進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)； 同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)所述CCD相機(jī)，對(duì)自由沉降運(yùn)行的絮體進(jìn)行連續(xù)同步拍照，以便兩臺(tái)CCD相機(jī)分別獲得反映絮體不同側(cè)面的多幀圖像信號(hào)；所述兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備分別從與其相連的CCD相機(jī)接收所述多幀絮體圖像 信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行圖像處理后顯示和存儲(chǔ)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括在所述兩臺(tái)CCD相機(jī)進(jìn)行拍照之 前，將光源設(shè)置到一臺(tái)照相機(jī)對(duì)面的步驟。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中所述兩臺(tái)CCD相機(jī)相互垂直放 置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3、 4所述的方法，其中所述沉降裝置是裝滿水的透明管。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3、 4、 5所述的方法，其中在拍攝絮體圖像前進(jìn)行光源調(diào)節(jié)，和進(jìn)行電視鏡頭光圈、焦距、放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2、 3、 4、 5、 6所述的方法，其中，通過對(duì)計(jì)算裝置屏幕 上的絮體圖像的觀測(cè)，確定調(diào)節(jié)所需要的光源的強(qiáng)度、電視鏡頭光圈、焦 距、放大倍數(shù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述計(jì)算裝置是臺(tái)式或便攜計(jì)算機(jī)。
9、 一種實(shí)施權(quán)利要求1至8之任一項(xiàng)所述方法的系統(tǒng)，包括一個(gè)有利于單個(gè)絮體進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)的沉降裝置；兩臺(tái)裝有電視鏡頭的CCD相機(jī)，用于分別對(duì)所述沉降裝置中正在自由沉降運(yùn)動(dòng)的單個(gè)絮體的不同側(cè)面進(jìn)行連續(xù)同步拍照；通過傳輸線分別連接兩臺(tái)所述CCD相機(jī)的兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備，每個(gè)計(jì)算設(shè)備接收與其連接的一臺(tái)CCD相機(jī)輸出的圖像信號(hào)，對(duì)其圖像處理后，進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)設(shè)置在一臺(tái)CCD相機(jī)對(duì) 面的光源。
全文摘要
本發(fā)明公開了同步拍攝水中絮體不同側(cè)面圖像的方法和系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟設(shè)置一個(gè)內(nèi)裝水的沉降裝置；將兩個(gè)電視鏡頭分別裝入兩臺(tái)CCD相機(jī)上；將上述的兩臺(tái)CCD相機(jī)分別對(duì)準(zhǔn)所述沉降裝置的不同觀察面；用兩條傳輸線將兩臺(tái)CCD相機(jī)分別連接兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備；將單個(gè)絮體放入所述沉降裝置的水中，使其進(jìn)行自由沉降運(yùn)動(dòng)；同時(shí)啟動(dòng)兩臺(tái)所述CCD相機(jī)，對(duì)自由沉降運(yùn)行的絮體進(jìn)行連續(xù)同步拍照，以便兩臺(tái)CCD相機(jī)分別獲得反映絮體不同側(cè)面的多幀圖像信號(hào)；所述兩臺(tái)計(jì)算設(shè)備分別從與其相連的CCD相機(jī)接收所述多幀絮體圖像信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行圖像處理后顯示和存儲(chǔ)。本發(fā)明組裝簡便、操作簡單、圖像質(zhì)量穩(wěn)定，可以獲得粒度為100μm以上的絮體不同側(cè)面的清晰圖像。
文檔編號(hào)G03B35/00GK101673042SQ20081022218
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者佳 盧, 杜白雨, 王毅力 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)