本發(fā)明屬于流體的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變監(jiān)測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的說(shuō)是一種流體中的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的微距微觀圖像識(shí)別裝置及方法。
背景技術(shù)：
：普通流體不是純物質(zhì),而是存在各種物質(zhì)的動(dòng)態(tài)凝聚過(guò)程,一般包括晶核的成核過(guò)程和不斷長(zhǎng)大的過(guò)程。天空中的云、霧、雨、燃燒生成的煙，水體中冰的結(jié)晶，一些化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中新物質(zhì)的形成，均為成核現(xiàn)象。成核是相變初始時(shí)的“孕育階段”，也即生成晶核的過(guò)程，是結(jié)晶的初始階段。之后,晶核不斷長(zhǎng)大形成晶體。目前對(duì)流體中的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律的監(jiān)測(cè)主要采用以小試樣測(cè)量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，但這種方法不適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,效率較低，精度較低，并且誤差大,測(cè)量結(jié)果往往不能反映現(xiàn)實(shí)流體環(huán)境中的動(dòng)態(tài)凝聚規(guī)律,不能及時(shí)對(duì)有害物生成產(chǎn)生最早期微觀層面的預(yù)警和干預(yù)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種流體中的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的微距微觀圖像識(shí)別裝置及方法。本發(fā)明的裝置所采用的技術(shù)方案是：一種流體中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的圖像識(shí)別裝置，其特征在于：包括PVC套筒、防水鏡頭、照明機(jī)構(gòu)、微型溫度計(jì)、信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)和計(jì)算機(jī)；所述PVC套筒上頂面密封，其內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有若干防水鏡頭、照明機(jī)構(gòu)、微型溫度計(jì)，所述防水鏡頭、照明機(jī)構(gòu)、微型溫度計(jì)均通過(guò)所述信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)和計(jì)算機(jī)連接通信；計(jì)算機(jī)控制燈光強(qiáng)弱和防水鏡頭的微距微觀圖像采集，計(jì)算機(jī)7上裝有微距微觀視頻圖像識(shí)別分析系統(tǒng)，可以對(duì)微距微觀視頻圖像進(jìn)行識(shí)別分析，主要識(shí)別微距微觀視頻圖像中流體的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)。作為優(yōu)選，所述微型溫度計(jì)與防水鏡頭一一配對(duì)設(shè)置，位置等高；防水鏡頭一方面具有防水功能，可以避免外界流體對(duì)鏡頭內(nèi)部的影響；另一方面該鏡頭為電子顯微鏡頭，具有足夠大的放大倍數(shù)，可以保證拍到流體的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)及其變化過(guò)程。作為優(yōu)選，所述PVC套筒頂部?jī)蓚?cè)設(shè)置有排氣孔，在對(duì)液體的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以保證裝置順利沉入液體之中。作為優(yōu)選，所述PVC套筒的底部設(shè)置有鉛錘，一方面可以確保該裝置保持水平，另一方面可以增加該裝置的重量，使其更容易沉入流體之中。作為優(yōu)選，所述PVC套筒中心還設(shè)置有一實(shí)心套筒，所述實(shí)心套筒外側(cè)壁上設(shè)置有若干照明機(jī)構(gòu)、微型溫度計(jì)，所述照明機(jī)構(gòu)、微型溫度計(jì)均通過(guò)所述信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)和計(jì)算機(jī)連接通信。本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是：一種流體中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的微距微觀圖像識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：根據(jù)微距微觀視頻圖像采集的最優(yōu)確定值，利用計(jì)算機(jī)調(diào)整照明機(jī)構(gòu)的亮度，利用防水鏡頭對(duì)不同溫度流體的凝聚狀態(tài)進(jìn)行微距微觀拍攝成像，并記錄此時(shí)每個(gè)防水鏡頭旁邊微型溫度計(jì)的示數(shù)，然后，將原始真彩微距微觀視頻圖像轉(zhuǎn)成微距微觀視頻灰度圖像；步驟2：二值化微距微觀視頻灰度圖像，然后進(jìn)行橋接、去雜、細(xì)化和骨化處理，得到流體中晶體核的輪廓；步驟3：根據(jù)晶體核的輪廓確定它的形態(tài)學(xué)參數(shù)，并且建立該形態(tài)學(xué)參數(shù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；步驟4：建立晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)與凝聚態(tài)濃度的定量關(guān)系，根據(jù)事先設(shè)置的凝聚態(tài)濃度閾值反推出晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)臨界值和溫度閾值；步驟5：在對(duì)流體進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，當(dāng)監(jiān)測(cè)的溫度與溫度閾值相差大于預(yù)設(shè)值時(shí)，采集此時(shí)的凝聚狀態(tài)圖像；步驟6：輸入待監(jiān)測(cè)流體的原始真彩微距微觀視頻圖像，經(jīng)過(guò)步驟1-3處理得到晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)，然后，將其與形態(tài)學(xué)參數(shù)臨界值比較，如果大于閾值，立即建立微觀層面預(yù)警機(jī)制，并根據(jù)其成長(zhǎng)狀態(tài)，實(shí)施即時(shí)干預(yù)機(jī)制，在微觀層面及時(shí)采取有效措施阻止有害物質(zhì)的凝聚。作為優(yōu)選，步驟3中所述晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)包括長(zhǎng)度a、寬度b、等效半徑r和長(zhǎng)寬比t；所述晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)與溫度T(℃)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：r=k1ek2T]]>t=k3ek4T]]>其中：k1，k2，k3和k4均為常數(shù)。作為優(yōu)選，步驟4中所述凝聚態(tài)濃度c與晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)的定量關(guān)系為：c＝k5πr2/t其中：k5為常數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：1、該液體中的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變的微距微觀圖像識(shí)別裝置,一方面可以對(duì)液體中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)展進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)，另一方面能得到待監(jiān)測(cè)液體中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，提高了精度；2、設(shè)置了凝聚態(tài)濃度閾值和形狀參數(shù)閾值，在微觀層面建立了預(yù)警機(jī)制，并進(jìn)一步在微觀層面建立干預(yù)機(jī)制,及時(shí)采取有效措施阻止有害物質(zhì)的凝聚；3、計(jì)算機(jī)通過(guò)信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)與照明機(jī)構(gòu)和微距微觀圖像采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信，控制燈光強(qiáng)弱和圖像采集設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，從而使監(jiān)測(cè)結(jié)果更加精確。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的裝置圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例裝置沿A-A的縱剖面圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例裝置沿B-B的橫剖面圖。圖中，1為排氣孔，2為PVC套筒，3為照明機(jī)構(gòu)、4為防水鏡頭、5為微型溫度計(jì)、6為信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)、7為計(jì)算機(jī)、8為鉛錘。具體實(shí)施方式為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明提供的一種流體中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的微距微觀圖像識(shí)別裝置，包括PVC套筒2、LED白光燈3、防水鏡頭4、微型溫度計(jì)5、信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)6和計(jì)算機(jī)7；PVC套筒2上頂面密封，其內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有若干LED白光燈3、防水鏡頭4、微型溫度計(jì)5，LED白光燈3、防水鏡頭4、微型溫度計(jì)5均通過(guò)信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)6和計(jì)算機(jī)7連接通信；PVC套筒2中心還設(shè)置有一實(shí)心套筒，實(shí)心套筒外側(cè)壁上設(shè)置有若干LED白光燈3、微型溫度計(jì)5，LED白光燈3、微型溫度計(jì)5均通過(guò)信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)6和計(jì)算機(jī)7連接通信；PVC套筒2頂部?jī)蓚?cè)設(shè)置有排氣孔1，PVC套筒2的底部設(shè)置有鉛錘8；微型溫度計(jì)5與防水鏡頭3一一配對(duì)設(shè)置，位置等高；本發(fā)明提供的一種流體中凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)演變實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的微距微觀圖像識(shí)別方法，包括以下步驟：步驟1：根據(jù)微距微觀視頻圖像采集的最優(yōu)確定值，利用計(jì)算機(jī)7調(diào)整LED白光燈3的亮度，利用防水鏡頭4對(duì)不同溫度流體的凝聚狀態(tài)進(jìn)行微距微觀拍攝成像，并記錄此時(shí)每個(gè)防水鏡頭旁邊微型溫度計(jì)5的示數(shù)，然后，將原始真彩微距微觀視頻圖像轉(zhuǎn)成微距微觀視頻灰度圖像。步驟2：二值化微距微觀視頻灰度圖像，然后進(jìn)行橋接、去雜、細(xì)化和骨化處理，得到流體中晶體核的輪廓；本實(shí)施例在二值化過(guò)程中將流體中的凝聚態(tài)的晶體核和其他物質(zhì)各視為一種物質(zhì)，再進(jìn)行其后的操作；橋接和去雜處理是通過(guò)開(kāi)操作和閉操作去除凝聚態(tài)圖像中孤立的噪聲點(diǎn)，同時(shí)保留圖像中本來(lái)的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)；細(xì)化處理是將圖像中晶體核的輪廓變成單像素厚度組成的細(xì)線(xiàn)，骨化處理是保留圖像中心線(xiàn)的細(xì)化。步驟3：根據(jù)晶體核的輪廓確定它的形態(tài)學(xué)參數(shù)，并且建立該形態(tài)學(xué)參數(shù)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后得到在晶體核形成和成長(zhǎng)過(guò)程中，晶體核形態(tài)學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律；所述晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)包括長(zhǎng)度a、寬度b、等效半徑r和長(zhǎng)寬比t；所述晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)與溫度T(℃)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：r=k1ek2T]]>t=k3ek4T]]>其中：k1，k2，k3和k4均為常數(shù)；步驟4：建立晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)與凝聚態(tài)濃度的定量關(guān)系，根據(jù)事先設(shè)置的凝聚態(tài)濃度閾值反推出晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)臨界值和溫度閾值；所述凝聚態(tài)濃度c與晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)的定量關(guān)系為：c＝k5πr2/t其中：k5為常數(shù)；假設(shè)凝聚態(tài)濃度閾值為c0時(shí)，晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)臨界值r0和t0，溫度閾值為T(mén)0。將步驟3中的兩個(gè)公式代入步驟4中的公式可得：c0=k5πr02/t0=k5π(k1ek2T0)2/(k3ek4T0)=k12k5πe2k2T0k2ek4T0=k12k5πk3e(2k2-k4)T0]]>解得溫度閾值為T(mén)0=ln(k3c0k12k5π)/(2k2-k4)]]>故晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)臨界值r0和t0為r0=k1ek2T0]]>t0=k3ek4T0]]>步驟5：在對(duì)流體進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，當(dāng)監(jiān)測(cè)的溫度與溫度閾值相差大于預(yù)設(shè)值時(shí)，利用微距微觀視頻圖像采集設(shè)備對(duì)其進(jìn)行拍攝成像；步驟6：輸入待監(jiān)測(cè)流體的原始真彩微距微觀視頻圖像，經(jīng)過(guò)步驟1-3處理得到晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)，然后，將其與形態(tài)學(xué)參數(shù)臨界值比較，如果大于閾值，立即建立微觀層面預(yù)警機(jī)制，并根據(jù)其成長(zhǎng)狀態(tài)，實(shí)施即時(shí)干預(yù)機(jī)制，在微觀層面及時(shí)采取有效措施阻止有害物質(zhì)的凝聚。微觀層面預(yù)警機(jī)制是指利用晶體核的形態(tài)學(xué)參數(shù)對(duì)凝聚態(tài)濃度進(jìn)行快速判斷，如果它的形態(tài)學(xué)參數(shù)大于臨界值，立即采取有效措施進(jìn)行干預(yù)。盡管本說(shuō)明書(shū)較多地使用了排氣孔1、PVC套筒2、LED白光燈3、防水鏡頭4、微型溫度計(jì)5、信號(hào)傳輸導(dǎo)線(xiàn)6、計(jì)算機(jī)7和鉛錘8等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其他術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便的描述本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3