[发明专利]一种数字折光仪的图像分析校准系统及方法

说明书

本发明公开了一种数字折光仪的图像分析校准系统，图像分析系统包括数字滤波模块、信号叠加模块、特征分界线识别模块、被测参数换算模块和温度补偿模块，图像校准系统包括标准样品制备模块、特征分界线定位模块和索引建立模块；进一步的还提出了数字折光仪的图像分析和校准方法，通过本发明的系统及方法，数字折光仪可以智能分析被测光斑图像，从中计算出被测物的折射率值，以及与折射率有关的其它参数，包括密度、盐度、糖度、比重等。

技术领域

本发明属于折光仪测量技术领域，具体涉及数字折光仪的数据分析和校准系统，以及其分析和校准方法。

背景技术

折光仪是通过光的反射与折射定律，测量被测物折射率的装置。所述被测物可以是液体、固体或气体。折射率与物质的疏密程度有关，根据折射率参数和被测物本身的组分，可以换算出被测物的密度、盐度、糖度、比重等参数。

折光仪有光源系统、棱镜和接收成像系统三个部分，光源系统产生探测光，光束传递至棱镜与被测物的接触面，在接触面上根据光学定律产生反射与折射，反射或折射光被接收成像，形成被测光斑。

传统折光仪通过目镜观察光斑图像，图像中存在一条分明的直线，直线一侧是明亮的白色，另一侧是黯淡的灰色，直线本身就是明亮区与灰暗区的分界线。目镜中有度量标尺，用眼睛观察，读取直线在标尺上对应的刻度，就能测量出折射率。数字折光仪不需要通过人眼观察图像，而是用光电成像器件拍摄图像，通过智能算法对图像进行分析处理，计算出被测物的折射率等参数。数字折光仪的图像分析系统与方法对测量的精度有显著影响。

数字折光仪在出厂前要进行校准，此后长期使用中，为了保持测量精度，也需要定期校准，校准的系统与方法对数字折光仪的适用环境、测量范围、测量精度有显著影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是提出一种图像分析方法校准系统，包括顺序连接的图像分析系统和图像校准系统两部分；所述的图像分析系统包括：数字滤波模块，其由图像滤波器和卷积运算模块构成，用于降低待测物图像的噪声；信号叠加模块，其由时域叠加模块和空间域叠加模块构成，用于增强待测物图像的特征分界线；特征分界线识别模块，其由特征掩模和特征定位模块构成，用于识别图像中明亮区和灰暗区之间的特征分界线所在的位置；被测参数换算模块，用于根据特征分界线的像素位置，依据索引，换算出待测物的被测信息；温度补偿模块，根据待测物温度和折光仪校准的基准温度之间的差异，对测量结果进行补偿；所述的图像校准系统包括标准样品制备模块，用于对标准样品的被测参数进行精确测量；特征分界线定位模块，通过数字滤波模块、信号叠加模块和特征分界线识别模块的数据计算出标准样品的特征分界线像素位置；索引建立模块，根据标准样品的实测值和特征分界线像素位置算出其在基准温度下的被测信息。

所述的滤波模块与信号叠加模块执行的先后顺序可以颠倒，即数字滤波模块依次连接信号叠加模块、特征分界线识别模块、被测参数换算模块和温度补偿模块后连接标准样品制备模块、特征分界线定位模块和索引建立模块；或者所述的信号叠加模块依次连接数字滤波模块、特征分界线识别模块、被测参数换算模块和温度补偿模块后连接标准样品制备模块、特征分界线定位模块和索引建立模块。

本发明的目的之二是提出一种图像分析方法和校准方法，对数字折光仪拍摄的光斑图像进行分析和校准，计算出被测物的折射率，根据折射率换算出的被测物密度、盐度、糖度、比重等信息。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数字折光仪的图像分析校准方法，依次包括图像分析步骤和图像校准步骤；其中输入为数字折光仪拍摄的光斑图像，设折光仪对被测物连续拍摄了L张像素为M×N的测量图像，其中第l张图像中第m列第n行像素的光强度值是f_l(m，n)；

所述的图像分析步骤依次包括