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《河北科技大学》 2016年
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溶液PH值图像检测系统的设计实现

苗雷  
【摘要】:PH值是溶液检测的重要理化参数,凡是涉及到溶液的自然现象、化学反应以及生产过程都与PH值有关,目前比较常用的测量溶液PH值的方法主要有试纸目测法和玻璃电极法,前者的评价结果不客观,测试结果受人为主观因素的影响,后者的使用成本高。本文通过对计算机图像处理技术的研究,设计了溶液PH值图像检测系统。系统把待测PH值试纸与试纸标准色卡拍摄在一幅图像之中,通过对拍摄的图像应用图像增强技术、图像去噪技术、图像分割技术、目标区域归类以及色差计算,根据色差找到与待测试纸颜色接近的标准色块,达到识别溶液PH值的目的。本文在图像增强方面,研究了SSR算法、MSR算法和MSRCR算法,最后使用了MSRCR算法,该算法对低照度图像有很好的增强效果,而且具有很好的颜色保真性;在图像去噪方面,主要研究了DCT自适应去噪算法,使用该算法的原因是可以在图像噪声类型未知和相关信息不可估的情况下能够很好的去除图像噪声;在图像分割方面,研究了基于阈值分割方法,根据实验图像特点,提出了基于Lab颜色空间的最大类间方差算法,实现了很好的实验效果;在图像平滑方面,研究了形态学的腐蚀与膨胀、开运算与闭运算,平滑分割图像的边缘;在目标区域标识方面,研究了连通域标识算法,根据实验图像的特点,研究了连通域面积算法,实现待测试纸与标准色块区域的分类;在计算色差方面,研究了CIE1976L*a*b色差公式和CIEDE2000色差公式,通过实验对比,应用CIEDE2000色差公式分别计算出待测试纸与标准色块的色差。溶液PH值图像检测系统使用成本低,PH值检测结果客观准确,有良好的实用价值,弥补了目前溶液PH值检测软件的空白。
【关键词】:PH试纸 标准色 颜色空间 图像增强 图像分割 色差公式
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O645;TP391.41
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 第1章 绪论10-14
  • 1.1 论文的研究背景10
  • 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-11
  • 1.3 课题的研究内容11-14
  • 第2章 图像处理基础14-22
  • 2.1 图像的数字模型14-15
  • 2.1.1 图像14
  • 2.1.2 图像的数学模型14-15
  • 2.2 常用的图像类型15-16
  • 2.2.1 二值图像15
  • 2.2.2 灰度图像15-16
  • 2.2.3 彩色图像16
  • 2.3 颜色空间模型16-21
  • 2.3.1 RGB颜色空间16-18
  • 2.3.2 XYZ颜色空间18-20
  • 2.3.3 Lab颜色空间20-21
  • 2.4 本章小结21-22
  • 第3章 图像预处理22-34
  • 3.1 图像增强技术概述22
  • 3.2 基于Retinex的图像处理算法22-28
  • 3.2.1 单尺度Retinex算法24-25
  • 3.2.2 多尺度Retinex算法25-26
  • 3.2.3 带色彩恢复的多尺度Retinex算法26-27
  • 3.2.4 图像增强算法实验27-28
  • 3.3 图像去噪28-31
  • 3.3.1 图像去噪概述29-30
  • 3.3.2 基于DCT的自适应去噪算法30
  • 3.3.3 实验分析DCT去噪算法30-31
  • 3.4 本章小结31-34
  • 第4章 目标分割34-56
  • 4.1 图像分割概述34
  • 4.2 阈值分割法34-39
  • 4.2.1 基于灰度直方图的阈值分割34-36
  • 4.2.2 最大类间方差阈值分割法36-37
  • 4.2.3 迭代阈值分割37-38
  • 4.2.4 局部阈值法38-39
  • 4.3 基于Lab颜色空间的图像分割39-44
  • 4.4 数学形态学处理目标区域44-50
  • 4.4.1 腐蚀45-46
  • 4.4.2 膨胀46-48
  • 4.4.3 开运算48
  • 4.4.4 闭运算48-50
  • 4.5 目标区域的标识50-54
  • 4.5.1 连通域定义及简介50-51
  • 4.5.2 连通域算法51-53
  • 4.5.3 连通域面积法53-54
  • 4.6 本章小结54-56
  • 第5章 基于CIELab均匀颜色空间的色差比较56-70
  • 5.1 色差计算概述56-61
  • 5.1.1 CIE1973L*a*b色差公式58-59
  • 5.1.2 CIEDE2000 色差公式59-61
  • 5.2 色差公式的对比实验61-69
  • 5.2.1 CIEL*a*b*均匀颜色空间61-65
  • 5.2.2 两种色差公式的实验分析65-69
  • 5.3 本章内容小结69-70
  • 第6章 系统设计70-76
  • 6.1 系统的设计思路70
  • 6.2 功能模块图70-71
  • 6.3 系统的界面设计71-75
  • 6.4 本章小结75-76
  • 结论76-78
  • 参考文献78-82
  • 致谢82-83
  • 个人简历83

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