室内悬浮颗粒物浓度与粒度图像识别算法的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要大气中的悬浮颗粒污染物，特别是细小颗粒对人体健康的损害极大，悬浮颗粒污染物对环境也有严重的影响，因此，对空气中颗粒物的研究越来越得到人们的重视。粒度和浓度是颗粒物的重要特征，它们是对大气颗粒物的其它性质进行研究的基础。颗粒物形态的研究也是基础的研究，因此需要对颗粒的形状因子和分形维数进行测量。目前对粉体粒度的测量大多采用沉降法等常规方法，存在测量时间长、测量步骤多、测量准确度受主观因素影响大等许多不利因素。随着图像处理技术的日益发展，显微观测精度的逐渐提高，基于显微观测与图像处理技术的颗粒检测方法得到了发展。将此法应用于大气悬浮颗粒的分析中，可以有效

2、克服常规方法的不足，获得科学的检测结果，代表了颗粒检测的发展方向。本论文使用大气采样器收集颗粒物，采用显微镜、摄像头和计算机获取颗粒物的图片。本文建立了在vc++平台上用于颗粒分析的显微图像处理系统，对获取的颗粒物源图像进行格式转化、图像预处理、图像二值化、形态学处理、孔洞填充以及边缘检测等处理。同时针对图像的特点，采用了图像区域选定，图像单位标定，图像单体分析、图像统计分析等技术，使得测量结果更接近于实际情况。在对颗粒图像的处理过程中提出了基于形态学二值化算法、基于形态学的边缘检测算法以及形态学滤波算法。并应用了颗粒形态学及分形理论，检测颗粒的相关形态参数：颗粒的投影面积、周

3、长、粒径、形状因子、以及分形维数。检测结果通过表格的方式给出。最后测试了颗粒物的浓度和粒度分布，并将结果通过分布图的方式给出。实验表明用图像法进行颗粒浓度与粒径检测，测定结果直观明了，图像识别速度快、结果稳定可靠。由于目前取样，摄像和软件运行等诸多环节依赖人工操作，其取样量还不能满足颗粒测试要求，颗粒分布的测量结果代表性不足。如果检测系统的图像采集实现自动化，本文的图像处理方法整合成软件系统，则可以建立颗粒图像分析自动检测系统。关键词：大气悬浮颗粒物，图像处理，形态学，形状因子，分形武汉理工大学硕士学位论文AbstractSuspendedparticlesintheatmos

4、phere，especiallysmallparticlesdamageonhumanhealthgreatly,andsuspendedparticleshaveseriousimpactontheenvironment,therefore，peopleconcernabouttheparticlesintheairincreasingly．Particleparameterandconcentrationa∞importantforthecharactersofparticles；theyarethebaseoftheothercharactersofparticles．T

5、heresearchofmorphologiceigenvalueisalsobasic，SOitisnecessarytomeasuretheshapefactorandfr犹talofparticles．Atpresenttheroutinemethods，forexample，sedimentationandfractionationtechniquearechieflyadoptedinmeasurementofg即nul撕填ThereareSOmedisadvantagesintheseroutinemethods，forexample，theytakemanyste

6、psandcastmuchtime,andtheaccuracyofresultsisaffectedgreatlybysubjectivefactorsofhumaninspectors．Along、丽t11developmentoftheimageprocessingtechniquesandimprovementofmicro-observation,particledetectionbasedonmicro-observationandilnageprocessingtechniqueshasbeenbroughtforward．Thisthesisappliesthe

7、detectionmethodtoanalysisofsuspendedparticles，whichCanovercomeshortageofroutinemethods，andSOitisoneofthemosteffectivemethodsmeasurementsofparticleparameter．Thesampleofparticlesisgottenbyusingsamplerinthisexperiment．ImagesCanbegottenbymicroscopewith