[发明专利]一种探头式在线立体成像检测系统及方法

权利要求书

1.一种探头式在线立体成像检测系统，其特征在于：包括装有待测晶体的晶体生长反应器、设置在晶体反应器内部三维成像探头，其中三维成像探头包括呈固定的立体角设置的两个以上的摄像头和光源，该系统还包括控制光源工作的光源与频闪控制器、将三维成像探头采集的图像进行处理的计算机以及与计算机连接的显示器，所述的光源与频闪控制器和计算机相连，其中

三维成像探头通过光源与频闪控制器同步控制摄像机和光源而获得晶体样本的2D图像并将该图像传输给计算机，计算机首先用分割技术对晶体样本的2D图像的背景进行删除，然后使用角/边缘/线检测技术，从晶体样本的2D图像中识别对应的点和线，对于少数有检测困难的角/线，基于已获得的角和线，利用分子建模和晶体形状模型来预测/估算那些不清晰的角/线，再用已确定的点和线实现晶体样本的3D图像重建，接着结合在线测量的溶液参数，得到3D晶体的颗粒描述特性，最后由晶形粒数衡算模型和计算流体力学来实现反应器中结晶过程优化和控制及放大。

2.根据权利要求1所述的探头式在线立体成像检测系统，其特征在于：所述的溶液参数是由设置在晶体生长反应器溶液中的多个探头测得的，多个探头将测得的数据传输给计算机。

3.根据权利要求1所述的探头式在线立体成像检测系统，其特征在于：该系统还包括设置在三维成像探头中的冷却装置，冷却装置根据计算机的指令对三维成像探头进行冷却。

4.一种探头式在线立体成像检测方法，包含以下顺序的步骤：

1）通过三维成像探头在频闪同步条件下获得晶体样本的2D图像；

2）通过分割技术对2D图像的背景进行删除；

3）从2D图像中识别对应的点和线：

a、使用角/边缘/线检测技术，从处理过的图像中获得颗粒的角和线；

b、对于少数有检测困难的角/线，基于已获得的角和线，利用分子建模和晶体形状模型来预测/估算那些不清晰的角/线；

c、从匹配好的2D图像中获得的角和线，软件将产生相同的次序/编号；

d、通过角和线相同的次序/编号，可直接标识相应的左、右功能特征；

4）用已确定的点和线实现3D图像重建：

a、使用获得的对应线条，角点，和像机及像机之间的参数来进行三维重建；

b、晶体形状的三维坐标可以使用立体三角剖分算法来获得；

c、利用获得的三维坐标，可显示晶体的三维图像，并计算各个晶面到晶体中心的距离；

5）温度，浓度，pH在线测量：

a、使用温度探头，FTIR浓度探头和pH探头，对温度，浓度，pH进行在线测量；

b、由FTIR探头获得的图谱，和预先测定的同一物系的标定结果，利用最小二乘算法来获得浓度；

6）3D晶体的颗粒描述特性：

a、由于晶体在反应器中持续旋转和运动，在不同时间采集的图像中的晶体不同，故采用统计分析来获得各个时间的颗粒尺寸及形状；

b、使用在三维重建中获得的各个晶面到晶体中心的平均距离与其相对应的时间，可获得各个距离与时间的关系；

c、对各个距离用时间求导获得晶体各个晶面的生长速率：各个距离与时间的关系有上下波动，当图像间时差很小时，其产生的晶面生长速率可能不真实，如负的晶面生长速率；在此情况下，可先用函数关联各个距离与时间的关系，再将关联的函数对时间求导，从而获得光滑的晶面生长速率；

d、结合获得的各个晶面的生长速率和溶液浓度，通过时间将它们关联成各个晶面生长速率与溶液浓度的关系；

e、如果其他溶液参数也影响晶面生长速率，则用多变量关联生成晶面生长速率与溶液浓度、pH的关系；

f、由步骤d和e产生的关联函数就是可用于结晶过程优化、控制及放大的晶体生长动力学模型；

7）通过晶形粒数衡算模型和计算流体力学，对晶体反应器中结晶过程进行优化、控制和放大。