CN116797673A - 一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法，属于图像处理技术领域，本发明采集硝酸锆溶液冷却时的图像，并计算色差参数，根据色差参数判断出硝酸锆溶液是否处于分层结晶状态，在分层结晶状态时，根据结晶的硝酸锆的纹理情况，从而确定出硝酸锆冷却结晶程度值，实现一种通用的量化的硝酸锆冷却结晶状态监测方法。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法。
背景技术
硝酸锆是一种无机化合物，化学式为Zr(NO3)4，其为白色结晶性粉末，溶于水、乙醇，主要用作防腐剂、试剂和催化剂等，也可用于锆盐的制造。
目前硝酸锆的制备方法主要是采用碳酸锆用硝酸溶解，除杂过滤，在适当的温度条件下恒温结晶、离心脱水和洗涤。在恒温结晶过程中，硝酸锆的结晶程度决定硝酸锆的产量，目前是通过人工根据经验判断出其结晶的最佳状态，从而确定离心脱水时间。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法解决了现有通过人工根据经验判断出结晶状态，存在工作效率低且评价标准因人而异的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法，包括以下步骤：
S1、采集硝酸锆溶液冷却时的图像，得到原始图像；
S2、计算原始图像的色差参数；
S3、在色差参数大于色差阈值时，硝酸锆溶液开始分层；
S4、对分层后硝酸锆溶液图像提取晶体纹理，得到纹理清晰度；
S5、根据纹理清晰度，计算硝酸锆冷却结晶程度值。
进一步地，所述S2包括以下分步骤：
S21、对原始图像进行分区，得到图像子区；
S22、计算每个图像子区的颜色平均值；
S23、根据每个图像子区的颜色平均值和图像子区的面积，计算色差参数。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明中对原始图像进行分区，计算出每个图像子区的颜色平均值，再根据每个图像子区的颜色平均值和图像子区的面积，从而便于比较在原始图像上各个图像子区之间的色差情况，从而判断其是否存在分层，分层是结晶的开始。
进一步地，所述S22中计算每个图像子区的颜色平均值的公式为：
，
其中，为第/>个图像子区的颜色平均值，/>为第/>个图像子区第/>个像素点的颜色值，/>为图像子区上像素点的数量；
所述S23中计算色差参数的公式为：
，
其中，为色差参数，/>为图像子区的数量，/>为第/>个图像子区的面积，/>为原始图像的面积。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明中计算出每个图像子区的颜色平均值，再计算每个颜色平均值与其他颜色平均值的四阶距，以此衡量出整体的颜色波动情况，并以图像子区的面积与原始图像的面积的比值作为每个四阶距的权重，提高计算色差参数的精度。
进一步地，所述S4包括以下分步骤：
S41、将分层后硝酸锆溶液图像中每一像素点作为第一中心像素点；
S42、计算第一中心像素点上下侧和左右侧颜色差距；
S43、在颜色差距满足颜色条件时，该第一中心像素点为纹理点；
S44、从所有纹理点中去除孤立的纹理点，保留连续的纹理点，得到晶体纹理；
S45、根据晶体纹理的发展方向，计算纹理清晰度。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明中将分层后硝酸锆溶液图像中每一像素点作为第一中心像素点，计算第一中心像素点上下侧和左右侧颜色差距，从而判断出该点是否是纹理点，若满足颜色条件，该点为纹理点，去除孤立的纹理点，到达去噪效果，保留的纹理点即为晶体的纹理，从而根据晶体纹理的走向，得到纹理清晰度。
进一步地，所述S42中计算第一中心像素点上下侧的颜色差距的公式为：
，
计算第一中心像素点左右侧的颜色差距的公式为：
，
其中，为第一中心像素点上下侧的颜色差距，/>为第一中心像素点左右侧的颜色差距，/>为位置/>处的颜色值，/>为位置处的颜色值，/>为位置/>处的颜色值，为位置/>处的颜色值，/>为第一中心像素点的横坐标，/>为第一中心像素点的纵坐标，/>为位置的编号。
上述进一步地方案的有益效果为：在本发明中，采用第一中心像素点上下两侧或左右两侧像素点的颜色值的距离，衡量该处是否存在颜色过度，本发明在计算颜色差距时，均采用3个位置的像素点的颜色值与另外3个位置的像素点的颜色值进行对比，从而减少噪点影响，避免个别噪点影响纹理点的判断。
进一步地，所述S43中颜色条件为：
，
或
，
，
其中，为颜色阈值，/>为分层后硝酸锆溶液图像上像素点的颜色值数量，/>为分层后硝酸锆溶液图像上第/>个像素点的颜色值。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明中上下侧或左右侧任一颜色差距满足颜色条件时，均能确定该第一中心像素点为纹理点，且颜色阈值设置为整体硝酸锆溶液图像上平均颜色值波动水平，通过该颜色阈值最大程度的筛选出纹理点，并避免筛选到非纹理点。
进一步地，所述S45包括以下分步骤：
S451、对晶体纹理进行分段，得到多个晶体纹理子段；
S452、取每个晶体纹理子段中像素点作为第二中心像素点；
S453、计算第二中心像素点的邻域范围内的像素点到第二中心像素点的方向角度；
S454、计算晶体纹理子段内的平均方向角度；
S455、根据晶体纹理子段内的平均方向角度，计算纹理清晰度。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明对晶体纹理进行了分段，在每个晶体纹理子段中先选出几个像素点作为第二中心像素点，计算每个第二中心像素点邻域范围内像素点到其本身的方向角度，从而计算多个晶体纹理子段的平均方向角度，根据多个晶体纹理子段的平均方向角度，可获知纹理的清晰度，通过纹理清晰度来衡量结晶状态。
进一步地，所述S453中计算方向角度的公式为：
，
其中，为晶体纹理子段中第/>个第二中心像素点的方向角度，/>为第/>个第二中心像素点的纵坐标，/>为第/>个第二中心像素点的横坐标，/>为第/>个第二中心像素点的邻域范围内第/>个像素点的纵坐标，/>为第/>个第二中心像素点的邻域范围内第/>个像素点的横坐标，/>为第二中心像素点邻域范围内像素点的数量，/>为反正切函数；
所述S454中计算晶体纹理子段内的平均方向角度的公式为：
，
其中，为晶体纹理子段内的平均方向角度，/>为步骤S452中取的像素点数量。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明中取邻域范围内像素点纵坐标与第二中心像素点纵坐标的差值，与邻域范围内像素点横坐标与第二中心像素点横坐标的差值的比值，计算每个邻域范围内像素点与第二中心像素点的方向关系，在平均方向角度越大时，晶体纹理越显著。
进一步地，所述S455中计算纹理清晰度的公式为：
，
其中，为纹理清晰度，/>为第/>个晶体纹理子段的平均方向角度，/>为晶体纹理子段的数量。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明再综合各个晶体纹理子段的平均方向角度，综合得到纹理清晰度。
进一步地，所述S5中计算硝酸锆冷却结晶程度值的公式为：
，
其中，为硝酸锆冷却结晶程度值，/>为纹理清晰度，/>为晶体纹理围成的面积，/>为分层后硝酸锆溶液图像的面积。
上述进一步地方案的有益效果为：本发明中晶体纹理围成的面积越大，纹理清晰度越大时，硝酸锆冷却结晶程度值越高。
综上，本发明的有益效果为：本发明采集硝酸锆溶液冷却时的图像，并计算色差参数，根据色差参数判断出硝酸锆溶液是否处于分层结晶状态，在分层结晶状态时，根据结晶的硝酸锆的纹理情况，从而确定出硝酸锆冷却结晶程度值，实现一种通用的量化的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，提高了工作效率，且硝酸锆冷却结晶状态的评价标准统一。
附图说明
图1为一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法，包括以下步骤：
S1、采集硝酸锆溶液冷却时的图像，得到原始图像；
S2、计算原始图像的色差参数；
所述S2包括以下分步骤：
S21、对原始图像进行分区，得到图像子区；
S22、计算每个图像子区的颜色平均值；
S23、根据每个图像子区的颜色平均值和图像子区的面积，计算色差参数。
本发明中对原始图像进行分区，计算出每个图像子区的颜色平均值，再根据每个图像子区的颜色平均值和图像子区的面积，从而便于比较在原始图像上各个图像子区之间的色差情况，从而判断其是否存在分层，分层是结晶的开始。
所述S22中计算每个图像子区的颜色平均值的公式为：
，
其中，为第/>个图像子区的颜色平均值，/>为第/>个图像子区第/>个像素点的颜色值，/>为图像子区上像素点的数量；
所述S23中计算色差参数的公式为：
，
其中，为色差参数，/>为图像子区的数量，/>为第/>个图像子区的面积，/>为原始图像的面积。
本发明中计算出每个图像子区的颜色平均值，再计算每个颜色平均值与其他颜色平均值的四阶距，以此衡量出整体的颜色波动情况，并以图像子区的面积与原始图像的面积的比值作为每个四阶距的权重，提高计算色差参数的精度。
S3、在色差参数大于色差阈值时，硝酸锆溶液开始分层；
在本实施例中，色差阈值根据需要进行设置。
S4、对分层后硝酸锆溶液图像提取晶体纹理，得到纹理清晰度；
所述S4包括以下分步骤：
S41、将分层后硝酸锆溶液图像中每一像素点作为第一中心像素点；
S42、计算第一中心像素点上下侧和左右侧颜色差距；
S43、在颜色差距满足颜色条件时，该第一中心像素点为纹理点；
S44、从所有纹理点中去除孤立的纹理点，保留连续的纹理点，得到晶体纹理；
S45、根据晶体纹理的发展方向，计算纹理清晰度。
本发明中将分层后硝酸锆溶液图像中每一像素点作为第一中心像素点，计算第一中心像素点上下侧和左右侧颜色差距，从而判断出该点是否是纹理点，若满足颜色条件，该点为纹理点，去除孤立的纹理点，到达去噪效果，保留的纹理点即为晶体的纹理，从而根据晶体纹理的走向，得到纹理清晰度。
所述S42中计算第一中心像素点上下侧的颜色差距的公式为：
，
计算第一中心像素点左右侧的颜色差距的公式为：
，
其中，为第一中心像素点上下侧的颜色差距，/>为第一中心像素点左右侧的颜色差距，/>为位置/>处的颜色值，/>为位置处的颜色值，/>为位置/>处的颜色值，为位置/>处的颜色值，/>为第一中心像素点的横坐标，/>为第一中心像素点的纵坐标，/>为位置的编号。
在本发明中，采用第一中心像素点上下两侧或左右两侧像素点的颜色值的距离，衡量该处是否存在颜色过度，本发明在计算颜色差距时，均采用3个位置的像素点的颜色值与另外3个位置的像素点的颜色值进行对比，从而减少噪点影响，避免个别噪点影响纹理点的判断。
所述S43中颜色条件为：
，
或
，
，
其中，为颜色阈值，/>为分层后硝酸锆溶液图像上像素点的颜色值数量，/>为分层后硝酸锆溶液图像上第/>个像素点的颜色值。
本发明中上下侧或左右侧任一颜色差距满足颜色条件时，均能确定该第一中心像素点为纹理点，且颜色阈值设置为整体硝酸锆溶液图像上平均颜色值波动水平，通过该颜色阈值最大程度的筛选出纹理点，并避免筛选到非纹理点。
所述S45包括以下分步骤：
S451、对晶体纹理进行分段，得到多个晶体纹理子段；
S452、取每个晶体纹理子段中像素点作为第二中心像素点；
S453、计算第二中心像素点的邻域范围内的像素点到第二中心像素点的方向角度；
S454、计算晶体纹理子段内的平均方向角度；
S455、根据晶体纹理子段内的平均方向角度，计算纹理清晰度。
本发明对晶体纹理进行了分段，在每个晶体纹理子段中先选出几个像素点作为第二中心像素点，计算每个第二中心像素点邻域范围内像素点到其本身的方向角度，从而计算多个晶体纹理子段的平均方向角度，根据多个晶体纹理子段的平均方向角度，可获知纹理的清晰度，通过纹理清晰度来衡量结晶状态。
所述S453中计算方向角度的公式为：
，
其中，为晶体纹理子段中第/>个第二中心像素点的方向角度，/>为第/>个第二中心像素点的纵坐标，/>为第/>个第二中心像素点的横坐标，/>为第/>个第二中心像素点的邻域范围内第/>个像素点的纵坐标，/>为第/>个第二中心像素点的邻域范围内第/>个像素点的横坐标，/>为第二中心像素点邻域范围内像素点的数量，/>为反正切函数；
在本发明中，邻域范围的大小根据需求进行设置。
所述S454中计算晶体纹理子段内的平均方向角度的公式为：
，
其中，为晶体纹理子段内的平均方向角度，/>为步骤S452中取的像素点数量。
本发明中取邻域范围内像素点纵坐标与第二中心像素点纵坐标的差值，与邻域范围内像素点横坐标与第二中心像素点横坐标的差值的比值，计算每个邻域范围内像素点与第二中心像素点的方向关系，在平均方向角度越大时，晶体纹理越显著。
所述S455中计算纹理清晰度的公式为：
，
其中，为纹理清晰度，/>为第/>个晶体纹理子段的平均方向角度，/>为晶体纹理子段的数量。
本发明再综合各个晶体纹理子段的平均方向角度，综合得到纹理清晰度。
S5、根据纹理清晰度，计算硝酸锆冷却结晶程度值。
所述S5中计算硝酸锆冷却结晶程度值的公式为：
，
其中，为硝酸锆冷却结晶程度值，/>为纹理清晰度，/>为晶体纹理围成的面积，/>为分层后硝酸锆溶液图像的面积。
本发明中晶体纹理围成的面积越大，纹理清晰度越大时，硝酸锆冷却结晶程度值越高。
本发明采集硝酸锆溶液冷却时的图像，并计算色差参数，根据色差参数判断出硝酸锆溶液是否处于分层结晶状态，在分层结晶状态时，根据结晶的硝酸锆的纹理情况，从而确定出硝酸锆冷却结晶程度值，实现一种通用的量化的硝酸锆冷却结晶状态监测方法。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集硝酸锆溶液冷却时的图像，得到原始图像；
S2、计算原始图像的色差参数；
S3、在色差参数大于色差阈值时，硝酸锆溶液开始分层；
S4、对分层后硝酸锆溶液图像提取晶体纹理，得到纹理清晰度；
S5、根据纹理清晰度，计算硝酸锆冷却结晶程度值。
2.根据权利要求1所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S2包括以下分步骤：
S21、对原始图像进行分区，得到图像子区；
S22、计算每个图像子区的颜色平均值；
S23、根据每个图像子区的颜色平均值和图像子区的面积，计算色差参数。
3.根据权利要求2所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S22中计算每个图像子区的颜色平均值的公式为：
，
其中，为第/>个图像子区的颜色平均值，/>为第/>个图像子区第/>个像素点的颜色值，/>为图像子区上像素点的数量；
所述S23中计算色差参数的公式为：
，
其中，为色差参数，/>为图像子区的数量，/>为第/>个图像子区的面积，/>为原始图像的面积。
4.根据权利要求1所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S4包括以下分步骤：
S41、将分层后硝酸锆溶液图像中每一像素点作为第一中心像素点；
S42、计算第一中心像素点上下侧和左右侧颜色差距；
S43、在颜色差距满足颜色条件时，该第一中心像素点为纹理点；
S44、从所有纹理点中去除孤立的纹理点，保留连续的纹理点，得到晶体纹理；
S45、根据晶体纹理的发展方向，计算纹理清晰度。
5.根据权利要求4所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S42中计算第一中心像素点上下侧的颜色差距的公式为：
，
计算第一中心像素点左右侧的颜色差距的公式为：
，
其中，为第一中心像素点上下侧的颜色差距，/>为第一中心像素点左右侧的颜色差距，/>为位置/>处的颜色值，/>为位置处的颜色值，/>为位置/>处的颜色值，为位置/>处的颜色值，/>为第一中心像素点的横坐标，/>为第一中心像素点的纵坐标，/>为位置的编号。
6.根据权利要求5所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S43中颜色条件为：
，
或
，
，
其中，为颜色阈值，/>为分层后硝酸锆溶液图像上像素点的颜色值数量，/>为分层后硝酸锆溶液图像上第/>个像素点的颜色值。
7.根据权利要求4所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S45包括以下分步骤：
S451、对晶体纹理进行分段，得到多个晶体纹理子段；
S452、取每个晶体纹理子段中像素点作为第二中心像素点；
S453、计算第二中心像素点的邻域范围内的像素点到第二中心像素点的方向角度；
S454、计算晶体纹理子段内的平均方向角度；
S455、根据晶体纹理子段内的平均方向角度，计算纹理清晰度。
8.根据权利要求7所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S453中计算方向角度的公式为：
，
其中，为晶体纹理子段中第/>个第二中心像素点的方向角度，/>为第/>个第二中心像素点的纵坐标，/>为第/>个第二中心像素点的横坐标，/>为第/>个第二中心像素点的邻域范围内第/>个像素点的纵坐标，/>为第/>个第二中心像素点的邻域范围内第/>个像素点的横坐标，/>为第二中心像素点邻域范围内像素点的数量，/>为反正切函数；
所述S454中计算晶体纹理子段内的平均方向角度的公式为：
，
其中，为晶体纹理子段内的平均方向角度，/>为步骤S452中取的像素点数量。
9.根据权利要求8所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S455中计算纹理清晰度的公式为：
，
其中，为纹理清晰度，/>为第/>个晶体纹理子段的平均方向角度，/>为晶体纹理子段的数量。
10.根据权利要求9所述的硝酸锆冷却结晶状态监测方法，其特征在于，所述S5中计算硝酸锆冷却结晶程度值的公式为：
，
其中，为硝酸锆冷却结晶程度值，/>为纹理清晰度，/>为晶体纹理围成的面积，为分层后硝酸锆溶液图像的面积。
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