关键词:
水质检测
颜色空间转换
显色反应
色差
广义回归神经网络
摘要:
颜色空间特征的研究是机器视觉、图像处理领域的重要课题,在测量领域也有着广泛的应用。近年来,随着经济的快速发展,导致了水环境的严重污染,水质检测在日趋严重的水环境污染治理与检测中起着重要作用,因此研究颜色空间特征,应用图像处理技术和颜色分析技术代替分光光度计进行水质检测,对水环境检测方面意义重大。本文在讨论国内外水质检测研究现状的基础上,提出了应用普通摄像头代替分光光度计,实现水质快速检测的方法,就是应用基于颜色空间特征的图像处理技术和颜色分析技术,对显色溶液进行分析,实现了水中物质的快速检测。然后对颜色空间转换的算法进行研究,讨论了不同颜色空间的特点,提出了基于广义回归神经网络(GRNN)的CMYK颜色空间到L*a*b*颜色空间转换模型,为下一步实现图像颜色空间的精确转换打下基础,更好地将颜色空间的特征应用于水质检测。本文对颜色空间的特征和应用进行探索,其主要研究成果如下:1.在分析目前水质检测研究现状和水质检测方法的基础上,提出基于普通摄像头的水质检测技术,应用基于颜色空间特征的图像处理技术和颜色分析技术,实现对显色溶液的分析和测量。2.设计了一套基于普通摄像头的测量装置,装置使用LED光源,通过摄像头采集溶液图像,得到溶液图像中心区域的RGB值,再通过颜色空间的转换,得到对应的LAB值,计算该值相对于空白溶液的色差,通过一系列的标准溶液的色差值,得到对应的标准曲线,用于测量未知浓度的溶液。3.设计了基于Visual C++的软件系统,实现了图像的RGB到LAB的颜色空间转换、色差的测量和标准曲线拟合,以及未知溶液的测量等。设计了恒定光源电路,实现了背光光源光强的恒定。4.将测量装置应用于水中亚硝酸盐、氨氮、硫化物、磷酸盐等的测量,并和标准方法进行对比试验。结果表明,使用普通摄像头基于L*a*b*颜色空间色差的测量,用于测量水中物质的含量,具有仪器设计简单、操作简便等特点。5.通过对神经网络的研究和比较了常用色彩空间转换方法的应用领域以及各自的优缺点,提出了基于广义回归神经网络(GRNN)的CMYK到L*a*b*色彩空间的转换模型,并进行了模型评价,为下一步实现图像颜色空间的精确转换打下基础。