使用圖像的水質(zhì)測定設(shè)備和方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法在獲得由拍攝器拍攝的圖像中含有的圖像數(shù)據(jù)以后，通過將適于測定水質(zhì)如渾濁度、ＣＯＤ、污染物等的樣品與保存的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行比較，能夠精確地測定樣品的水質(zhì)。提供了能夠避免外部光線輸入的一定形狀的外殼、安裝在所述外殼的一側(cè)并能容納插入其中的樣品的樣品容器、設(shè)置在所述樣品容器附近并適于為樣品容器提供光線的光源、適于拍攝由光線照射的樣品容器中的樣品并形成圖像的拍攝單元、適于將由拍攝單元拍攝的圖像中含有的圖像數(shù)據(jù)與之前儲存的標(biāo)準(zhǔn)樣的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并計(jì)算樣品水質(zhì)值的相關(guān)計(jì)算單元、適于將由相關(guān)計(jì)算單元計(jì)算的樣品水質(zhì)值顯示在屏幕上的顯示單元以及適于控制各種數(shù)據(jù)流程的控制單元。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，更具體地涉及這樣的使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法在獲得包含在由拍攝器(photographer)拍攝的圖像中的圖像數(shù)據(jù)以后，通過將適于測定水質(zhì)如渾濁度、COD(化學(xué)需氧量)、污染物等的樣品與保存的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行比較，能夠精確地測定樣品的水質(zhì)。本專利技術(shù)是以在先的韓國專利申請No.2002-57356的國內(nèi)優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)進(jìn)行準(zhǔn)備和申請的。
技術(shù)介紹
隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染成為現(xiàn)代社會的一大問題。在以上的環(huán)境污染中，水污染問題廣泛而持久。為了防止水污染造成的一些傷害，需要測定水污染的程度。用于測定水污染之一的渾濁度的方法有透射光法、表面散射光法和透射散射光法。在透射光法中，當(dāng)用來自光源的線偏振光束(light beam)掃描流過流動槽(flow cell)的樣品水時，光電轉(zhuǎn)換器接收從某一液體透射的光線，并將轉(zhuǎn)化的電壓再轉(zhuǎn)化成濁度值。在散射光法中，當(dāng)用來自光源的線偏振光束掃描流過流動槽(flow cell)的樣品水時，光電轉(zhuǎn)換器接收由液體中的微粒散射的光線，并將轉(zhuǎn)化的電壓再轉(zhuǎn)化成濁度值。在表面散射光法中，當(dāng)不是通過流動槽來掃描而是用來自光源的線偏振光束掃描樣品水的表面時，光電轉(zhuǎn)換器接收由靠近樣品水表面的微粒散射的光線，并將轉(zhuǎn)化的電壓再轉(zhuǎn)化成濁度值。在透射散射光法中，將通過用散射光強(qiáng)度除以透射光強(qiáng)度獲得的數(shù)值再轉(zhuǎn)化成濁度值。在上述的渾濁度測定方法中，由于輸入樣品的散射光有失真現(xiàn)象，因此不可能穩(wěn)定精確地測定低于0.1的渾濁度。另外，由于存在COD、各種污染物等問題，因此需要使用專用的測定設(shè)備來檢查水污染狀況，并且需要肉眼觀察污染的狀況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的一個目的是提供使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中遇到的問題。本專利技術(shù)的另一個目的是提供使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法在獲得由拍攝器拍攝的圖像中含有的圖像數(shù)據(jù)以后，通過將適于測定水質(zhì)如渾濁度、COD、污染物等的樣品與保存的標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行比較，能夠精確地測定樣品的水質(zhì)。本專利技術(shù)的另一個目的是提供使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法通過將包含在樣品圖像中的紅色、綠色和藍(lán)色像素的數(shù)目與標(biāo)準(zhǔn)樣的像素?cái)?shù)目進(jìn)行比較，能夠精確地計(jì)算與樣品水質(zhì)值具有相同像素?cái)?shù)目的標(biāo)準(zhǔn)樣的水質(zhì)值。本專利技術(shù)的另一個目的是提供使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法通過將樣品從外面全部遮住，并在光強(qiáng)度和掃描角度不變的情況下用相機(jī)拍攝圖像，始終能夠從相同的樣品中獲得相同的水質(zhì)數(shù)據(jù)。為了達(dá)到上述目的，在能夠通過將光投射到樣品上來測定水質(zhì)狀況的水質(zhì)測定方法中，提供了一種水質(zhì)測定方法，該方法包括如下步驟將待測水質(zhì)的樣品放在樣品容器中；在避免外部光線輸入的情況下將光線照射到樣品容器上；拍攝樣品的圖像并將其處理成圖像數(shù)據(jù)；將拍攝的樣品圖像中包含的圖像數(shù)據(jù)與之前計(jì)算并儲存的標(biāo)準(zhǔn)樣的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；以及用樣品的水質(zhì)值計(jì)算與樣品具有相同的圖像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)樣的水質(zhì)值。進(jìn)一步提供了在樣品中產(chǎn)生所需顏色的樣品預(yù)處理，以測定與樣品COD和各種離子有關(guān)的水質(zhì)。為了達(dá)到上述目的，在能夠測定水質(zhì)的水質(zhì)測定設(shè)備中，提供了一種使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備，該設(shè)備包含能夠避免外部光線輸入的一定形狀的外殼、安裝在該外殼的一側(cè)并能容納插入其中的樣品的樣品容器、設(shè)置在該樣品容器附近并適于為樣品容器提供光線的光源、適于拍攝由光線照射的樣品容器中的樣品并形成圖像的拍攝單元、適于將由拍攝單元拍攝的圖像中含有的圖像數(shù)據(jù)與之前儲存的標(biāo)準(zhǔn)樣的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并計(jì)算樣品水質(zhì)值的相關(guān)計(jì)算單元、適于將由相關(guān)計(jì)算單元計(jì)算的樣品的水質(zhì)值顯示在屏幕上的顯示單元、以及適于控制各種數(shù)據(jù)流程的控制單元。在本專利技術(shù)中，所述光源使用至少一個以上的光源，并且所述光源選自由白光、可見光、紅外線、紫外線以及激光所組成的組中。優(yōu)選地，所述拍攝單元以與所述光源單元成90°的角度安裝。優(yōu)選地，所述圖像數(shù)據(jù)與R(紅色)、G(綠色)、B(藍(lán)色)像素的數(shù)目相對應(yīng)。優(yōu)選地，水質(zhì)與選自由渾濁度、COD以及多種離子所組成的組中的一種相對應(yīng)。附圖說明結(jié)合附圖將能更好地理解本專利技術(shù)，但是附圖只是為了描述而不是對本專利技術(shù)的限制，在附圖中圖1是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備的示意圖； 圖2是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備的方塊圖；圖3是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的數(shù)據(jù)庫的一個實(shí)例的視圖；圖4A-4C是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的所測定的圖像中含有的像素密度的曲線圖；圖5A-5C是依據(jù)本專利技術(shù)的圖4A-4C的校準(zhǔn)曲線圖。具體實(shí)施方案下面將結(jié)合附圖來說明依據(jù)本專利技術(shù)的使用圖像數(shù)據(jù)來測定水質(zhì)的設(shè)備的結(jié)構(gòu)。圖1是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備的示意圖，圖2是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備的方塊圖，以及圖3是描述依據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施方案的數(shù)據(jù)庫的一個實(shí)例的視圖。如圖1和2所示，依據(jù)本專利技術(shù)的水質(zhì)測定設(shè)備1形成在盒形外殼中，所述外殼可以形成各種結(jié)構(gòu)，如六面體等。樣品5安置在外殼的內(nèi)部用于測定各種水質(zhì)值。在將光線透射(transmit)到樣品5上的情況下，通過拍攝獲得圖像數(shù)據(jù)。然后，比較樣品圖像中含有的圖像數(shù)據(jù)和之前測定的標(biāo)準(zhǔn)樣的圖像數(shù)據(jù)，以搜索與樣品5具有相同圖像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)樣，從而計(jì)算樣品5的水質(zhì)值。此時，外殼的內(nèi)側(cè)涂覆有無光澤的黑色物質(zhì)來防止通過樣品的透射光被除了樣品以外的某一物質(zhì)所散射。如圖2所示，將描述使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備。在水質(zhì)測定設(shè)備1的內(nèi)部，設(shè)置有樣品容器2、光源單元4、拍攝單元6、相關(guān)計(jì)算單元8以及控制單元14。在水質(zhì)測定設(shè)備的表面，設(shè)置有顯示單元10和各種操作開關(guān)單元12。樣品容器2安裝在光源附近，因此在提供用于測定各種水質(zhì)狀況的樣品之后，來自光源單元4的光線被直接輸出到樣品5上。當(dāng)將樣品5放置到樣品容器2中時，樣品容器2被覆蓋使得除了來自光源的光線以外的光線不被輸入。此時，樣品容器2形成于定量結(jié)構(gòu)(a batch construction)中，以實(shí)現(xiàn)樣品5的均勻分布。在樣品容器2中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)處理以便肉眼觀察與COD(化學(xué)需氧量)、Cr6+、F、T-P、Cl-、過氧化物、氯化物、Fe、T-N、硝酸氮、ABS、硫酸根離子、苯酚、氰、鉻、鋅、銅、鎘、鉛、砷、鎳、三鹵甲烷等因素有關(guān)的水質(zhì)。例如，為了測定COD，將H2SO4和Ag2SO4加入到樣品中，并且加入KMnO4并加熱，按照這個次序進(jìn)行預(yù)處理。然后，混入Na2C2O4，并逐滴加入KMnO4。另外，Cr6+需要一個特定的預(yù)處理，即將H2SO4加入到樣品并冷卻至15℃，然后注入聯(lián)苯卡巴肼(diphenylcarbazide)。另外，F(xiàn)需要預(yù)處理，即將酚酞乙醇溶液加入到樣品，加入氫氧化鈉并濃縮，加入二氧化硅、磷酸和高氯酸鹽并蒸餾，并且將得到的混合物置于鑭-茜素絡(luò)合酮(La AlizarinComplexon)中靜置一小時。當(dāng)通過上述方法用著色劑將離子染色時，拍攝單元拍下與染色狀態(tài)有關(guān)的照片，因此可以獲得微粒暴露的圖像。安裝光源單元4使得來自光源單元4的光線輸入到樣品容器2。將普通的可見光、紅外線、紫外線、激光等用作光源。在普通樣品的情況下，使用具有相對高的透射系數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種使用圖像數(shù)據(jù)的水質(zhì)測定設(shè)備，包括：能夠避免外部光線輸入的一定形狀的外殼；安裝在所述外殼的一側(cè)并能容納插入其中的樣品的樣品容器；設(shè)置在所述樣品容器附近并適于為所述樣品容器提供光線的光源；適于拍攝由光線照射的 所述樣品容器中的樣品并形成圖像的拍攝單元；適于將由所述拍攝單元拍攝的圖像中含有的圖像數(shù)據(jù)與之前儲存的標(biāo)準(zhǔn)樣的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較并計(jì)算樣品水質(zhì)值的相關(guān)計(jì)算單元；適于將由所述相關(guān)計(jì)算單元計(jì)算的樣品水質(zhì)值顯示在屏幕上的顯示單元；以及 適于控制各種數(shù)據(jù)流程的控制單元。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：柳民樹，樸鐘鎬，
申請(專利權(quán))人：易斯提克株式會社，黃福榮，
類型：發(fā)明
國別省市：KR[韓國]