專利名稱：維也里試驗試紙顏色辨識裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種基于視頻圖像處理的、應用于 火藥維也里試驗試紙顏色自動辨識的測量裝置。技術(shù)背景維也里試驗，又稱石蕊試紙試驗，是一種以硝酸酯為基的火藥安定性試驗的基本方法。其原理是將一定量的火藥樣品放入帶有石蕊試紙的維也里試樣 杯中密封，并將試樣杯放入106. 5±0. 5。C的恒溫器內(nèi)加熱，觀察樣品分解釋放 出來的N02與石蕊試紙作用使試紙顏色改變的時間，來判斷火藥或硝化纖維素的 安定性。這種試驗方法的主要優(yōu)點是結(jié)果穩(wěn)定、可靠性高，已經(jīng)應用了近百年, 至今仍然是許多國家判定火藥安定性的主要方法之一。按照國軍標GJB 770A-97進行維也里試驗時，要釆用一種專用的維也里試 驗恒溫器，裝有火藥樣品和石蕊試紙的試樣杯(一般每次10-15個)安置在恒 溫器內(nèi)一個轉(zhuǎn)動的支架上，支架以每分鐘5~8轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動。當試樣在恒溫器 內(nèi)加熱時，石蕊試紙逐漸由初始的藍色變?yōu)榧t色，按照試驗標準要求，要分六 個檔次判別試紙顏色"L-藍色"、"Lz-藍紫色"、"Z-紫色"、"Zm-紫玫瑰 色"、"M-玫瑰色"、"Ho-紅色"。由于石蕊試紙是巻放在試樣杯中的，因此石 蕊試紙的兩邊有一定的重疊，而在試驗過程中，石蕊試紙的重疊部分顏色變化 滯后于不重疊部分；同時，由于試紙存在網(wǎng)紋，顏色的變化也是不一致的。操 作人員每30分鐘通過恒溫器的觀察窗口辨別每個試樣杯中試紙重疊部分的顏 色，按照上述的六個顏色檔次記錄每個觀察時刻試紙重疊部分的顏色標記，直 到滿七個小時、或者試紙的顏色由初始的藍色變?yōu)榧t色或樣品冒出棕煙，即可
取出試樣杯通風冷卻，再進行下一輪的試驗。對一組樣品的試驗過程一般需要 持續(xù)幾十個小時。長期以來，我國一直沿用原蘇聯(lián)引進的恒溫器和人工試驗方式，試紙顏色 的判別依賴于操作人員肉眼辨別。由于人工肉眼判別難以嚴格規(guī)定統(tǒng)一的顏色' 基準，缺乏有效的量值傳遞方法，雖然釆用了標準藥、標準試紙和定期舉辦操 作人員統(tǒng)一操作會等措施，仍然存在測量精度低，人為誤差大這一本質(zhì)缺陷； 同時，由于試驗的持續(xù)時間長，操作人員需要換班，由光照差別、人員視覺疲 勞和倒班引起的不同操作人員的顏色判別誤差，更增加了這種方法的測量誤差。 目前人工肉眼判別方式下，對火藥標準物質(zhì)和標準試紙，維也里試驗定值的不確定度只能達到10% ~15%。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)用維也里試驗中人工肉眼辨別試紙顏 色的本質(zhì)缺陷，提供一種采用計算機數(shù)字顏色識別技術(shù)的維也里試驗試紙顏色 辨識裝置。該裝置能夠定量判別試紙顏色變化，減小維也里試驗定值的不確定 度，從而為維也里試驗操作自動化和試紙顏色判別基準的定量傳遞打下基礎(chǔ)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括含有編碼盤和兩個光電轉(zhuǎn)換器的試樣杯 位置同步編碼器，含有照明燈和照明燈電源的照明組件，3CCD彩色攝像機，裝 有開關(guān)量輸入卡、開關(guān)量輸出卡、RGB三基色視頻釆集卡和圖像處理與顏色辨別 軟件包的工業(yè)控制機，所述的編碼盤與維也里試驗恒溫器中試樣杯支架的轉(zhuǎn)軸 固連，其上帶有與試樣杯支架上的試樣杯孔數(shù)量相同且位置對應的編碼槽和一 個編碼孔，當任意一個試樣杯隨試樣杯支架轉(zhuǎn)到正對維也里試驗恒溫器的觀察 窗口時，第一光電轉(zhuǎn)換器通過對應的編碼槽作用并向所述的開關(guān)量輸入卡提供 高電平信號，當放置測溫鉑電阻的試樣杯支架孔轉(zhuǎn)到所述的觀察窗口時，第一、 第二光電轉(zhuǎn)換器分別通過對應的編碼槽、編碼孔作用并同時向所述的開關(guān)量輸 入卡提供高電平信號；所述照明組件和3CCD彩色攝像機正對維也里試驗恒溫器
的觀察窗口放置，其照明燈電源、攝像機電源分別與所述開關(guān)量輸出卡上的第 一、第二固態(tài)繼電器連接；所述的圖像處理與顏色辨別軟件包含有顏色標記數(shù) 據(jù)庫、測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫、參數(shù)設(shè)置模塊、電源控制模塊、顯示模塊、試樣杯同步信號處理模塊、圖像捕獲模塊、顏色辨識模塊所述的顏色標記數(shù)據(jù)庫存有 幾十種試樣藥型的六個顏色檔次所對應的紅色與藍色的比值；所述的測試結(jié)果 數(shù)據(jù)庫保存各時刻采集的試紙顏色數(shù)據(jù)和辨識結(jié)果；所述的參數(shù)設(shè)置模塊用于 設(shè)置試驗時各試樣杯中所放試樣的藥型參數(shù)；所述電源控制模塊在一個測試周 期的開始或結(jié)東時相應控制所述第一、第二固態(tài)繼電器來接通或斷開照明燈電 源、攝像機電源；所述顯示模塊通過三基色視頻釆集卡釆集所述3CCD彩色攝像 機的視頻輸出，在一個測試周期內(nèi)始終通過顯示屏顯示試樣杯試紙的現(xiàn)場動態(tài) 圖像，測試周期結(jié)束后顯示每個試樣杯中試紙的顏色標記；所述試樣杯同步信 號處理模塊的功能是，當查詢到所述開關(guān)量輸入卡有開關(guān)量信號時調(diào)用所述的 圖像捕獲模塊，同時根據(jù)開關(guān)量信號的路數(shù)判斷當前正對所述觀察窗口的是否 為裝有試紙的試樣杯，若判斷為是，則調(diào)用所述的顏色辨識模塊；所述圖像捕 獲模塊通過RGB三基色視頻釆集卡捕獲一幀試樣杯試紙的靜止圖像并將其存入 幀緩沖區(qū)中；所述顏色辨識模塊的功能是，選取幀緩沖區(qū)中當前一幀靜止圖像 并截取帶有試紙重疊部分圖像的固定矩形區(qū)域，對該固定矩形區(qū)域中所有像素 求取RGB三基色各自的平均值，再求出紅色平均值與藍色平均值的比值，將該比值與所述的顏色標記數(shù)據(jù)庫中對應試樣品試紙顏色的六個檔次的基準數(shù)據(jù)作 比較，確定此時當前試樣杯中試紙的顏色標記并將判定結(jié)果以列表形式存入所 述的測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)本發(fā)明，所述試樣杯試紙的現(xiàn)場動態(tài)圖像大小為192x1"像素；所述 固定矩形區(qū)域為44 x 64像素。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個方面。 (一)采用將所捕獲靜止圖像中對應于試紙重疊部分的固定矩形區(qū)域中所 有像素求取RGB三基色各自的平均值，作為試紙顏色的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有效地消除 了因試紙存在網(wǎng)紋引起的顏色變化不一致性。(二) 采用求出紅色平均值與藍色平均值的比值作為試紙顏色判別的依據(jù), 符合石蕊試紙在試驗過程中逐漸由初始的藍色變?yōu)榧t色的客觀規(guī)律，具有較大 的顏色分辨范圍。同時，采用比值而不是某些顏色的數(shù)值作為判別的依據(jù)，可 以有效地消除照明亮度對三基色值的影響。(三) 本發(fā)明釆用3CCD彩色攝像機、RGB三基色視頻釆集卡，三個基色具 有各自獨立的光路、信號調(diào)理器、傳輸線和A/D變換器，可以保證色彩信號數(shù) 字化的精確度；采用本發(fā)明對不同顏色的標準顏色塊進行重復釆集和處理，減 小了維也里試驗定值的不確定度。(四) 本發(fā)明可以作為成套維也里試驗自動測控系統(tǒng)的核心裝置，改變長 期沿用的依賴人工肉眼辨別試紙的操作方式，消除人為誤差這一本質(zhì)缺陷；為 實現(xiàn)維也里試驗量值的定量傳遞和操作自動化打下基礎(chǔ)。(五) 本發(fā)明也可移植應用于其它化工領(lǐng)域，具有較廣泛的應用前景。


圖1是本發(fā)明維也里試驗試紙顏色辨識裝置的組成示意圖。 .圖2是圖1中所示的試樣杯位置同步編碼器的組成示意圖。 圖3是圖1中所示的照明燈組件的組成示意圖。 圖4是試紙RGB三基色視頻信號釆集原理圖。 圖5是本發(fā)明的圖像處理與顏色辨別軟件包的主程序流程圖。 圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例在屏幕上顯示的某時刻的測試結(jié)果。 圖7是圖5中所示顏色辨識模塊的流程圖。圖8是本發(fā)明優(yōu)選實施例對某種火藥樣品進行測試的試紙顏色三基色平均 值變化曲線。
具體實施方式
正如圖1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括試樣杯位置同步編碼器、照明組
件、3CCD彩色攝像機、工業(yè)控制機。樣杯位置同步編碼器安裝在維也里試驗恒溫器的下部，照明組件和3CCD彩色攝像機正對維也里試驗恒溫器的觀察窗口， 工業(yè)控制機根據(jù)樣杯位置同步編碼器的輸出信號，完成對維也里試驗恒溫器中 相應位置上帶有石蕊試紙試樣杯的圖像捕獲、信號處理、顏色辨識等操作。根據(jù)圖2所示，試樣杯位置同步編碼器含有編碼盤1、第一光電轉(zhuǎn)換器2、 第二光電轉(zhuǎn)換器3。編碼盤l是帶有軸孔的金屬圓盤，它固連在維也里試驗恒溫 器的轉(zhuǎn)軸上并可與試樣杯支架同步轉(zhuǎn)動；圓盤上設(shè)有數(shù)個編碼槽1-1和一個編 碼孔1-2，數(shù)個編碼槽1-1均布在圓盤的外緣，編碼槽1-1的具體數(shù)量與試樣杯 支架上的試樣杯放置孔的數(shù)量相同且位置一一對應；編碼孔1-2位于軸孔另一 側(cè)其中一個編碼槽1-1的徑向線上且位置向軸孔方向偏移，以便與相鄰的編碼 槽1-1錯開。目前，實驗室中的維也里試驗恒溫器釆用的是十一孔試樣杯支架， 其中0號孔放置插有測溫鉑電阻的試樣杯，1號至10號孔放置裝有試紙的試樣 杯(在放置試樣杯時，要求可看到試紙重疊部分的試樣杯一側(cè)位于試樣杯支架 的外圓周一側(cè)且試紙重疊部分居中)，因此本優(yōu)選實施例的編碼盤1上設(shè)有十一 個編碼槽1-1，安裝時，徑向線上帶有編碼孔1-2的編碼槽1-1與試樣杯支架上 的0號孔插位置對正。第一光電轉(zhuǎn)換器2安裝在維也里試驗恒溫器觀察窗口一 側(cè)的本體上，其發(fā)光管和光電轉(zhuǎn)換管分別位于編碼盤1的上、下端且徑向位置 與編碼槽1-1對應，第二光電轉(zhuǎn)換器3與第一光電轉(zhuǎn)換器2相隔180°安裝在維 也里試驗恒溫器的本體上，其發(fā)光管和光電轉(zhuǎn)換管分別位于編碼盤1的上、下 端且徑向位置與編碼孔1-2對應。當維也里試驗恒溫器中的電機帶動試樣杯支 架轉(zhuǎn)到其中一個試樣杯正對3CCD彩色攝像機的位置時，第一光電轉(zhuǎn)換器2的光電轉(zhuǎn)換管通過編碼槽1-1接收到發(fā)光管發(fā)出的光線，經(jīng)轉(zhuǎn)換成為高電平信號送 入信息釆集與控制系統(tǒng)，試樣杯支架每轉(zhuǎn)動一周，第一光電轉(zhuǎn)換器2就會產(chǎn)生 十一個脈沖信號。當試樣杯支架的0號孔轉(zhuǎn)到正對3CCD彩色攝像機位置時，第 二光電轉(zhuǎn)換器3的光電轉(zhuǎn)換管通過編碼孔1-2接收到發(fā)光管發(fā)出的光線，經(jīng)轉(zhuǎn) 換成為高電平信號送入信息釆集與控制系統(tǒng)，試樣杯支架每轉(zhuǎn)動一周，第二光 電轉(zhuǎn)換器3只產(chǎn)生一個脈沖信號。當工業(yè)控制機同時接收到兩路信號均為高電
平，就可以確認當前3CCD彩色攝像機拍攝的是帶有測溫鉑電阻試樣杯的圖像。 當工業(yè)控制機只接收到第一路信號為高電平，就確認當前3CCD彩色攝像機拍攝 的是試樣杯試紙的圖像(而且試紙重疊部分的圖像位于該幅圖像的居中位置)。根據(jù)圖3所示，照明組件含有照明燈電源及濾波器、金屬鹵素燈泡、聚光 罩、聚光透鏡，其功能是為攝像機采集試紙圖像提供穩(wěn)定的照明光源。在本優(yōu)選實施例中，照明燈電源釆用5V開關(guān)穩(wěn)壓電源，輸出端加7T濾波器。照明燈泡選用金屬鹵素燈泡，這種燈泡具有高效率、高演色性、高色溫和短弧距的特點， 適用于實驗室環(huán)境下低壓儀器的斷續(xù)照明。聚光罩和聚光透鏡將燈光會聚成一 東近似平行光，垂直照射到維也里試驗恒溫器的觀察窗口，該窗口是鍍有光學 薄膜的雙層玻璃。該東平行光透過觀察窗口后在試樣杯的上部玻璃、試樣杯支 架壁和恒溫器內(nèi)壁發(fā)生多重反射，形成漫射光照亮試樣杯的下部，從而有效地 避免外部光線在試紙圖像部位產(chǎn)生反射光。除該照明燈光外，整個觀察窗口和 攝像機用遮光布蒙住，以消除外部其它光線對試紙顏色判別的影響。根據(jù)圖4所示，本優(yōu)選實施例選用的3CCD彩色攝像機以12V開關(guān)穩(wěn)壓電源 和TT濾波器作供電電源，其主要技術(shù)指標為CCD芯片3 X 1/3" ,752 X 582像 素，水平分辨率570 TV線，信噪比〉54db;其工作原理是目標圖像由透鏡會聚 到分色棱鏡，再經(jīng)分色棱鏡分離成各自獨立的RGB三色光，分別照射到相應的 面陣CCD，這三路分色視頻信號經(jīng)各自獨立的電路板調(diào)制后與同步信號 一起輸出 到信息釆集與控制系統(tǒng)。在本實施例中，工業(yè)控制機中插有開關(guān)量輸入卡、開關(guān)量輸出卡、RGB三基 色視頻釆集卡，并內(nèi)置有包括顏色標記數(shù)據(jù)庫、測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫、試樣杯同步 信號處理模塊、電源控制模塊、圖像捕獲模塊、顏色辨識模塊、顯示模塊、參 數(shù)設(shè)置模塊的圖像處理與顏色辨別軟件包。開關(guān)量輸入卡可將第一、第二光電 轉(zhuǎn)換器輸出的高電平信號轉(zhuǎn)換成兩路開關(guān)量信號送入試樣杯同步信號處理模 塊，其主要技術(shù)指標為輸入電壓5 24V，輸入電流最大60mA隔離輸入，輸入 阻抗1.2kQ。開關(guān)量輸出卡帶有兩路開關(guān)輸出通道，其中第一開關(guān)輸出通道 根據(jù)控制模塊發(fā)出的指令，控制第一固態(tài)繼電器，由此接通或斷開照明燈電源；
第二開關(guān)輸出通道根據(jù)控制模塊發(fā)出的指令，控制第二固態(tài)繼電器，由此接通或斷開3CCD彩色攝像機的穩(wěn)壓電源，開關(guān)量輸出卡的主要技術(shù)指標為繼電器 類別8 SPST,觸點額定電壓MVDC,電流1A。 RGB三基色視頻采集卡帶有三路 各自獨立的前置放大器、A/D變換器及附屬電路，其主要技術(shù)指標為6個軟件 可選的A/D轉(zhuǎn)換通道支持兩路RGB視頻信號，1路單獨的同步信號通道,RGB8: 8: 8 輸出像素格式，4MB視頻緩沖存儲器；由3CCD彩色攝像機輸出的三路分色視頻 信號經(jīng)RGB三基色視頻采集卡轉(zhuǎn)換為三個8位數(shù)字的視頻信號。顏色標記數(shù)據(jù) 庫中存有幾十種試樣藥型的六個顏色檔次所對應的紅色與藍色的比值，這些數(shù) 據(jù)是可以通過大量實驗操作并對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析得出，或經(jīng)由上一級維 也里試驗計量裝置量值傳遞獲得。圖5示出了信息采集與控制系統(tǒng)軟件程序的主流程。采用本發(fā)明進行維也 里試驗時，由于不同藥型的維也里試驗試紙顏色判別基準是不一樣的，所以在 試驗前，要通過工業(yè)控制機的鍵盤將當前批次中試樣支架上每個試樣杯中的藥 型參數(shù)輸入到參數(shù)設(shè)置模塊。試驗開始，首先啟動計時系統(tǒng)并在工業(yè)控制機的 顯示屏上顯示當前時間。當計時達到規(guī)定的試紙顏色判別時間前1分鐘，電源 控制模塊控制開關(guān)量輸出卡上第一、第二固態(tài)繼電器分別接通照明燈和3CCD彩 色攝像機的電源，以便在采集圖像前，使照明燈的光亮度和攝像機內(nèi)部的電路 性能達到穩(wěn)定狀態(tài)；與此同時，為當前時刻顏色判別做好準備，即清除幀緩沖 區(qū)中前一次顏色判別留存的一組數(shù)字圖像，清除內(nèi)存中前一次判別流程暫存的 顏色識別處理過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，清除顯示屏中顯示的前一次判別流程各試樣 杯試紙的顏色數(shù)據(jù)和顏色標記。隨即，顯示模塊接收RGB三基色視頻采集卡輸 出的數(shù)字視頻信號，并截取該幅圖像中心部位(192 X 144像素)通過顯示屏顯 示動態(tài)的現(xiàn)場圖像。當計時達到規(guī)定的試紙顏色判別時間，試樣杯同步信號處 理模塊啟動，并不斷查詢開關(guān)量輸入卡是否有中斷信號。 一旦開關(guān)量輸入卡送 來中斷信號，同步信號處理模塊根據(jù)兩路開關(guān)量信號的電平判別此時正對觀察 窗口的是放置插有測溫鉑電阻的試樣杯(即支架的0號孔位置)，還是某一個放 有試樣和試紙的試樣杯。如果是支架的0號孔位置，將內(nèi)存中的當前試樣杯號
變量清零；如果只有第一光電轉(zhuǎn)換器2的信號為高電平，即支架的1號孔 10 號孔之中的一個孔正對觀察窗口，將內(nèi)存中的當前試樣杯號變量遞增，該時刻 的視頻信號即為當前試樣杯號的試紙圖像。如果這一試樣杯的試紙顏色尚未判別，就調(diào)用圖像捕獲模塊從RGB三基色視頻釆集卡的輸出中捕獲一幀被分成紅、 藍、綠三幅單色圖像的靜止圖像，并從中間部位截取192 X 144像素存入幀緩 沖區(qū)中；隨即調(diào)用顏色識別模塊完成試紙圖像的顏色辨別。接著程序繼續(xù)查詢 開關(guān)量輸入卡是否有中斷信號，直至所有試樣杯的試紙圖像顏色全部判別完。 如果所有試樣杯的試紙圖像顏色全部判別完畢，程序?qū)斍皶r刻各試樣杯中試 紙的三基色數(shù)值、顏色標記在顯示屏進行顯示(參見圖6),同時還以列表形式 將上述測試結(jié)果存入到測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。至此，程序完成了一個測試周期， 電源控制模塊啟動，通過開關(guān)量輸出卡上的第一、第二固態(tài)繼電器關(guān)閉照明燈 電源和攝像機電源，隨后程序可從計時步驟開始反復循環(huán)上述測試周期，直至 達到七個小時或者試驗結(jié)東。圖7示出了本發(fā)明的顏色辨別子程序流程圖。當主流程判斷當前的捕獲圖 像為試紙圖像時，顏色辨識模塊啟動。該模塊首先從幀緩沖區(qū)中保存的紅、綠、 藍圖像數(shù)據(jù)中截取44 X 64個像素的矩形框，該矩形框的圖像即為試紙重疊部 位的圖像；分別采用以下公式對三幅單色靜止圖像矩形框中的所有像素求取其 基色平均值，即式中，7、乙^分別表示對m行xn列像素求出的紅色、綠色、藍色平均值， rij、 gij、 bij分別表示第i行第j像素上的紅色、綠色、藍色值，并根據(jù)下式求 出紅色平均值與藍色平均值的比值。 顏色辨識模塊根據(jù)參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)置的藥型參數(shù)，從顏色標記數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù) 庫中調(diào)出相應藥型的試紙顏色基準數(shù)據(jù)，即六個顏色檔次所對應的紅色與藍色 的比值與本模塊計算的5值進行比較，確定此時試紙顏色屬于那個顏色段，從 而判定其顏色標記。維也里試驗使用石蕊試紙，當石蕊試紙和火藥樣品在密封的試樣杯中加熱 時，樣品分解釋放出來的N02與石蕊試紙作用，使試紙顏色由初始的偏藍色向偏 紅色改變。由于不同類型的火藥中含有的其它添加劑及其比例不同，試紙的顏 色變化不完全相同，但是，石蕊試紙的顏色由偏藍逐漸變?yōu)槠t這一客觀規(guī)律 是由石蕊試紙的本性所決定的。圖8為某一種火藥樣品在一次維也里試驗中實 測的試紙顏色三基色平均值變化曲線，橫坐標為試紙顏色判別的次數(shù)，每次間隔半小時，縱坐標為基色值?？梢钥闯?，對三基色分離后，在7個小時中石蔬試紙的綠色分量在試驗過程中改變很少，紅色呈逐步升高，藍色呈下降趨勢。在該實例中，試紙顏色由藍紫色(Lz)變?yōu)槊倒迳?M),紅色平均值由91.27 變?yōu)?09.02，變化19.45%，綠色平均值由80. 75變?yōu)?6. 08,變化6. 6%，藍色 平均值由87. 37變?yōu)?9. 55,變化-8. 95%，因此，人眼的感覺是試紙顏色逐漸從 藍色改變?yōu)榧t色。同時，外部光源的色溫和照度對三基色的值有很大影響，光 線的照度變化，使整個試紙圖像的亮度改變，三基色值相應升降。經(jīng)過不同處 理方法的試驗，本發(fā)明釆用了紅色平均值與藍色平均值的比值作為判別試紙顏 色的標志的判別依據(jù)，可以有效地消除照明亮度對三基色值的影響。同時，紅 色平均值與藍色平均值的比值改變幅度大，可以更有效地分辨石蕊試紙顏色的 變化。在該實例中，紅色平均值與藍色平均值的比值由1. 045變?yōu)?.37,變化 量達31. 1%。本優(yōu)選實施例所達到的技術(shù)指標為測量重復性標準差 < 3%,對一個試樣杯試紙的測量時間 0. 5秒。測量重復性標準差是指對標準顏色塊進行重復測量所求出的紅色平均值與 藍色平均值的比值的統(tǒng)計偏差。
權(quán)利要求
1.一種維也里試驗試紙顏色辨識裝置，其特征在于包括含有編碼盤[1]和兩個光電轉(zhuǎn)換器[2、3]的試樣杯位置同步編碼器，含有照明燈和照明燈電源的照明組件，3CCD彩色攝像機，裝有開關(guān)量輸入卡[4]、開關(guān)量輸出卡、RGB三基色視頻采集卡和圖像處理與顏色辨別軟件包的工業(yè)控制機。所述的編碼盤[1]與維也里試驗恒溫器中試樣杯支架的轉(zhuǎn)軸固連，其上帶有與試樣杯支架上的試樣杯孔數(shù)量相同且位置對應的編碼槽[1-1]和一個編碼孔[1-2]，當任意一個試樣杯隨試樣杯支架轉(zhuǎn)到正對維也里試驗恒溫器的觀察窗口時，第一光電轉(zhuǎn)換器[2]通過對應的編碼槽[1-1]作用并向所述的開關(guān)量輸入卡[4]提供高電平信號，當放置測溫鉑電阻的試樣杯支架孔轉(zhuǎn)到所述的觀察窗口時，第一、第二光電轉(zhuǎn)換器[2、3]分別通過對應的編碼槽[1-1]、編碼孔[1-2]作用并同時向所述的開關(guān)量輸入卡[4]提供高電平信號；所述照明組件和3CCD彩色攝像機正對維也里試驗恒溫器的觀察窗口放置，其照明燈電源、攝像機電源分別與所述開關(guān)量輸出卡上的第一、第二固態(tài)繼電器連接；所述的圖像處理與顏色辨別軟件包含有顏色標記數(shù)據(jù)庫、測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫、參數(shù)設(shè)置模塊、電源控制模塊、顯示模塊、試樣杯同步信號處理模塊、圖像捕獲模塊、顏色辨識模塊所述的顏色標記數(shù)據(jù)庫存有幾十種不同試樣藥型的六個顏色檔次所對應的紅色與藍色的比值；所述的測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫保存各時刻采集的試紙顏色數(shù)據(jù)和辨識結(jié)果；所述的參數(shù)設(shè)置模塊用于設(shè)置試驗時各試樣杯中所放試樣的藥型參數(shù)；所述電源控制模塊在一個測試周期的開始或結(jié)束時相應控制所述第一、第二固態(tài)繼電器來接通或斷開照明燈電源、攝像機電源；所述顯示模塊通過三基色視頻采集卡采集所述3CCD彩色攝像機的視頻輸出，在一個測試周期內(nèi)始終通過顯示屏顯示試樣杯試紙的現(xiàn)場動態(tài)圖像，測試周期結(jié)束后顯示每個試樣杯中試紙的顏色標記；所述試樣杯同步信號處理模塊的功能是，當查詢到所述開關(guān)量輸入卡[4]有開關(guān)量信號時調(diào)用所述的圖像捕獲模塊，同時根據(jù)開關(guān)量信號的路數(shù)判斷當前正對所述觀察窗口的是否為裝有試紙的試樣杯，若判斷為是，則調(diào)用所述的顏色辨識模塊；所述圖像捕獲模塊通過RGB三基色視頻采集卡捕獲一幀試樣杯試紙的靜止圖像并將其存入幀緩沖區(qū)中；所述顏色辨識模塊的功能是，選取幀緩沖區(qū)中當前一幀靜止圖像并截取帶有試紙重疊部分圖像的固定矩形區(qū)域，對該固定矩形區(qū)域中所有像素求取RGB三基色各自的平均值，再求出紅色平均值與藍色平均值的比值，將該比值與所述的顏色標記數(shù)據(jù)庫中對應試樣品試紙顏色的六個檔次的基準數(shù)據(jù)作比較，確定此時當前試樣杯中試紙的顏色標記并將判定結(jié)果以列表形式存入所述測試結(jié)果數(shù)據(jù)庫中。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的維也里試驗試紙顏色辨識裝置，其特征在于所 述試樣杯試紙的現(xiàn)場動態(tài)圖像大小192xl44像素；所述固定矩形區(qū)域為44x64 像素。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種維也里試驗試紙顏色辨識裝置，包括試樣杯位置同步編碼器、照明組件、3CCD彩色攝像機、編有圖像處理與顏色辨別軟件包的工業(yè)控制機。試樣杯位置同步編碼器用于提供試樣杯正對維也里試驗恒溫器觀察窗口的到位信號，圖像處理與顏色辨別軟件包從3CCD彩色攝像機的視頻輸出中捕獲當前正對觀察窗口的試樣杯試紙的一幀靜止圖像，并對該幀靜止圖像進行截取、計算、辨識等處理，最終得出該試樣杯中試紙的當前時刻顏色標記。本發(fā)明的主要優(yōu)點是，可以有效地消除照明亮度對顏色辨識的影響，顏色判別精度高、速度快、重復性好，從而有效地減小了維也里試驗定值的不確定度，為維也里試驗操作的自動化和試紙顏色判別基準的定量傳遞打下基礎(chǔ)。
文檔編號G01N33/22GK101118217SQ200710018619
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者何國書, 壽光裕, 蘇健軍, 君 陳 申請人:西安近代化學研究所