基于数字图像处理的溶液pH值检测系统设计与实现

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1、中图分类号：ＴＰ３１５密级：公开？ＵＤＣ：００４学校代码：１００８２ＨＥＢＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文基于数字图像处理的溶液ｐＨ值检测系统设计与实现论文作者：李岚指导教师：张晓明教授企业指导教师：付贝嘉高级工程师申请学位类别：工程硕士（在职培养）学科、领域：计算机技术所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：２０１８年５月ClassifiedIndex：TP315SecrecyRate：PublicizedUDC：004Universit

2、yCode：10082HebeiUniversityofScienceandTechnologyDissertationfortheMasterDegreeDesignandImplementationofIntelligentQuestionAnsweringSystemforTeachingWebsiteCandidate：LiLanSupervisor:Prof.XiaomingZhangBusinesEnterpriseSupervisor：SeniorEngineer.BeijiaFuAcademicDegreeAppliedfor：M

3、asterofEngineeringSpeciality：ComputerTechnologyEmployer：SchoolofInformationScienceandEngineeringDateofOralExamination:May,2018摘要在许多工业生产过程中，溶液pH值是一个十分重要的参数，具有举足轻重的作用。例如制糖、冶金、化工和纺织等领域，都需要时刻检测溶液的pH值，使其稳定在某一个数值。而当前溶液pH值的测量中，使用最为广泛和普遍的是人工比色法与电位测定法这两种。但是它们都存在一定的缺陷和问题，导致最终得到的溶液pH值存在

4、一定程度上的误差，数据准确度不是很高，因此研究出一种高效、快速、准确的pH值检测技术非常有必要。该论文研究的是通过自动化控制和数字图像处理技术，设计了自动连续检测待测溶液pH值的系统。该系统包括了硬件部分和软件部分。其中，硬件部分利用单片机控制完成pH试纸切割机的裁纸、舵机操纵机械手臂的张合以及滚珠直线导轨滑台的移动，从而实现自动夹取和丢弃pH试纸的过程，并采集滴定待测溶液后，颜色发生改变的试纸图像。软件部分运用中值滤波或均值滤波算法，剔除掉图像中存在的噪声，选取基于K-means的聚类算法对图像进行分割，获得目标区域，将RGB颜色空间的图像转换

5、到HSV颜色空间，根据建立的pH值与HSV颜色空间中的各分量之间的BP神经网络模型，最终检测得到待测溶液的pH值。系统最终完成了硬件电路的设计，软件部分的调试，能够连续采集待测溶液的pH值试纸的图像，通过所设计的数字图像处理技术，能够读取pH值的结果，并实现对溶液pH值的自动检测。关键词数字图像处理；pH值；单片机；HSV颜色空间；BP神经网络IAbstractThePHvalueofthesolutionisaveryimportantparameterinmanyindustrialprocessesandplaysadecisiverole

6、.Suchassugar,metallurgy,chemicalandtextile,thePHvalueofthesolutionneedtobestabletoacertainvalueatalltimes.Themostwidely-useareartificialcolorimetryandpotentiometrymethodincurrentPHvaluemeasurement.However,theyallhavesomeshortcomingandproblems,leadingtoadeviationinthefinalresu

7、ltofPHvalueandaloweraccuratedata.Therefore,itisnecessarytodevelopanefficient,fastandaccuratedetectiontechnologyinthePHvalueofthesolution.ThispaperpresentsasystemtodetectthePHvalueofthesolutionautomaticallyandcontinuously,basedondigitalimageprocessingandautomaticcontrol.Thissy

8、stemincludessoftwareandhardware.Inthehardwarecomponent,itusessinglec