[发明专利]一种基于STM32F407ZG开发板的矿井瓦斯测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于STM32F407ZG开发板的矿井瓦斯测量系统，其特征在于，该系统包括雅满干涉仪(1)、CMOS摄像头(2)、STM32F407ZG开发板(3)以及计算机处理单元(4)；其中：所述雅满干涉仪(1)的输出端连至CMOS摄像头(2)，所述CMOS摄像头(2)安装于所述STM32F407ZG开发板(3)上，所述STM32F407ZG开发板(3)上还设置有压力与温度传感器(5)，所述STM32F407ZG开发板(3)的输出端连接至计算机处理单元(4)，其中：

所述雅满干涉仪(1)，用于获取干涉条纹图；

所述CMOS摄像头(2)，用于将拍摄到的干涉条纹图传输到所述STM32F407ZG开发板(3)；

所述计算机处理单元(4)，用于完成干涉条纹图像处理和甲烷浓度相关计算。

2.一种基于STM32F407ZG开发板的矿井瓦斯测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将FreeRTOS操作系统移植到STM32F407ZG开发板上，并将编写好的摄像头拍照程序、图像采集程序、图像处理程序融合到FreeRTOS操作系统中；

步骤2，利用雅满干涉仪产生干涉条纹，CMOS摄像头将干涉条纹图拍摄下来，通过数字摄像头接口传输至STM32F407ZG开发板；

步骤3，用CMOS摄像头拍摄到的干涉条纹图总是不可避免的存在各种噪声，所以要对图像进行预处理，具体为利用开发板带有的DSP功能，编写程序进行FFT运算，滤除噪声，得到清晰的干涉图像；

步骤4，对干涉图像进行预处理之后，要进行条纹中心线的提取工作，具体为运用灰度阈值法先对条纹二值化，得到黑白条纹，再腐蚀边缘进行条纹细化，而得到条纹中心线；

步骤5，得到条纹中心线后，对条纹进行级次标定，以检测原点为基准，计算条纹的移动个数N；

步骤6，将条纹移动量转化为甲烷浓度，计算甲烷浓度的公式如下：

其中，λ为光的波长，b为气室G1、G2的长度，n_g、n₀为甲烷、空气的折射率；

步骤7，利用STM32F407ZG开发板内部的温度传感器以及压力传感器对步骤6得出的结果进行修正，修正公式如下：

其中，P为测定地点大气压，T为测定地点温度，X'为最终测定甲烷浓度。