一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统与方法，该系统包括相互连接并通讯的前端高通量烟密度测试设备、中端处理单元，后端分析单元；其中，前端高通量烟密度测试设备包括背景照明装置、样品盒、拍照装置以及锥加热器；所述的中端处理单元包括图像识别模块、照明数据采集模块以及加热数据采集模块；所述的后端分析单元，包括计算机及其内置分析程序。本发明专利技术通过使烟密度测试的表征可视化，实现整个测试过程中烟雾在空间时间上进行连续性的表征，再通过计算机将中端处理单元收集处理分类的数据进行二次的处理与自动分级评价，生成有详细数据与等级的测试报告，可提高对样品烟密度的检测效率以及精准度。高对样品烟密度的检测效率以及精准度。高对样品烟密度的检测效率以及精准度。

An experimental system and method of high flux smoke density measurement based on image recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统与方法


[0001]本专利技术属于材料性能测试
，具体涉及一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统与方法。

技术介绍

[0002]高分子材料极易燃烧，燃烧过程中产生有毒烟雾会对人体健康产生严重损害，并且极大地减少人们在火灾过程中逃生的时间。因此，对于高分子材料在燃烧过程中释放的烟密度有效降低是很至关重要的。
[0003]现有的高分子烟密度表征方法主要有“单室法测定烟密度实验方法”(GB/T 8323.2
‑
2008/ISO 5659
‑
2:2006)，其是将测试试样水平放置于测试箱内，并将试样的上表暴露于恒定辐射照度设定在一定的热辐射源下进行测试，生成的烟被收集在装配有光度计的测试箱内，测量光束通过烟后的衰减，结果用比光密度表示。这种传统的测试方法耗时长，效率低，复杂度高，不能满足大规模低烟密度材料的筛选，提供一种高通量的烟密度检测设备与方法是解决此类问题的关键。
[0004]高通量思想与方法在医学、金属等领域运用的比较多，在高分子领域应用相对较少，高通量在高分子研究领域未来会成为研究热点。为了有效提升具有较低烟密度的高分子复合材料筛选，迫切需要一种操作简易，成本低，效率高的高通量实验装置和方法，为普通的实验检测设备提供技术支持。

技术实现思路

[0005]为克服上述现有技术所存在的上述不足，本专利技术目的在于，提供一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统与方法，采用可视化与数字化的手段，将烟密度的量化测试从初始的比光密度转换为图片识别的方式，同步进行多个样品测试、分析，实现对高分子复合材料的高通量快速高效筛选。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：
[0007]一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统，其特征在于：其包括相互连接并通讯的前端高通量烟密度测试设备、中端处理单元，后端分析单元；
[0008]其中，前端高通量烟密度测试设备包括背景照明装置、带有可视窗的多个样品盒、拍照装置以及多个锥加热器，用来使烟密度测试的表征可视化，实现整个测试过程中烟雾在空间时间上进行连续性的表征；
[0009]所述的中端处理单元包括图像识别模块、照明数据采集模块以及加热数据采集模块，用来进行数据初步地收集分类与记录；
[0010]所述的后端分析单元，包括计算机及其内置分析程序，通过计算机将中端处理单元收集处理分类的数据进行二次的处理与自动分级评价，生成有详细数据与等级的测试报告；
[0011]所述的背景照明装置设有一上下端面均设有开口的圆筒状背景板，该背景板的厚
度方向内部设有多个均匀发光的LED光源，该光源的输出稳定而且均匀；
[0012]所述的每一锥加热器的上端面上，均设有一锥形的加热口；
[0013]所述的每一样品盒，均设有一盒状的壳体，该盒状壳体内部套设有两面或四面、可拆卸的载玻片，各载玻片内部包围的中空部位放置待检测样品；该盒状壳体上，设有至少一可拆卸的可视窗与观察窗，透过该可视窗与观察窗对应的载玻片，能够观察到内部待检测样品及其发出的烟雾；该盒状壳体的底部为一锥形插头，插入所述的锥加热器(5)加热口内、并被该加热口固定；
[0014]所述的多个锥加热器连同被其固定的样品盒，按照设定的路径依次排列在该圆筒状背景板的内侧；
[0015]所述的拍照装置设置在背景照明装置背景板的圆心位置，其为以360
°
视角拍摄相机，将所有样品盒内样品的烟密度测试全过程中，所呈现的图像通过该相机使用监控拍照功能拍照、记录并存储；
[0016]所述的拍照装置与图像识别模块连接，将所拍摄的烟密度测试全过程图像，传递给图像识别模块，图像识别模块将所得信息整理分类存储，得到从空间时间上的详细记录，最终将数据传输到后端分析单元进行二次处理，该后端分析单元将烟密度的量化测试从初始的比光密度转换为图片识别的方式，通过其处理与自动分级评价，自动生成有详细数据与等级的测试报告。
[0017]所述的多个带有可视窗的样品盒，其相互之间按照设定的圆形、方形或者其他任意路径排列，每一样品盒内的样品组分为相同或者不同；每一样品盒上的可视窗与观察窗的数量也可以为一个或者多个，以获得不同部位的多个图像进行分析。
[0018]所述每一样品盒上的可视窗与观察窗，还设有进行覆盖的遮挡板，用于对其中部分窗口进行遮挡，以减少光线对相机拍照的干扰。
[0019]所述的前端高通量烟密度测试设备还包括隔光板；该隔光板为多个，分别设置在背景照明装置背景板的内侧，各样品盒依次排列后、相互之间的空隙位置上，避免样品盒侧面光线对生成图像产生的干扰，提高图像识别的精准度。
[0020]所述的锥加热器设置在每一样品盒的正下方，其内部设有加热部件，提供进行样品测试时所需要的温度；锥加热器与加热数据采集模块连接，由该加热数据采集模块(8)采集并记录温度的变化，传输给所述的后端分析单元进行分析处理。
[0021]所述的每一锥加热器内部还设有微电子称，其设置在所连接的样品盒正下方，用来测量测试过程中样品重量的变化数据，作为样品的热重信息，并将所得的热重信息通过加热数据采集模块(8)初步存储，最终传输到后端分析单元进行二次分类、储存与分析。
[0022]一种采用前述测试系统的基于图像识别的高通量烟密度测试方法，其特征在于，其包括如下步骤：
[0023]S1：批量样品准备，记录各样品名称、重量，将每一个样品对应放置进入一个样品盒中，然后将每一样品盒对应插入一个锥加热器加热口内，再将各锥加热器连同样品盒，按照设定的路径依次排列在该圆筒状背景板的内侧；
[0024]S2：使前端高通量烟密度测试设备、中端处理单元，后端分析单元通电工作，设置后端系统中的参数，然后开启拍照装置、背景照明装置；
[0025]S3：开启各锥加热器，对应的对各样品盒中的样品分别进行加热；
[0026]S4：拍照装置、背景照明装置同步工作，拍照装置拍照，所述的中端处理单元包括图像识别模块、照明数据采集模块以及加热数据采集模块同步工作，进行数据初步地收集分类与记录，全过程记录测试过程中发生的空间、时间内的现象变化数据，并将该数据传输给中端处理单元；
[0027]S5：中端处理单元将所采集、接收的测试数据，对其进行初步储存、分类，再打包将测试数据传输给后端分析单元；
[0028]S6：后端分析单元接收到该测试数据后，根据其内置分析程序，进行存储、分析，并且分析该测试的过程数据，直至测试结束，汇总输出其分析后得到的最终等级结果。
[0029]所述的后端分析单元，内置有基于多张连续测试图片的RGB值的变化范围，进行多张测试图片所对应的烟密度等级动态划分的图像识别规则的分析程序及参数，该分析程序及参数为：当RGB值为215
‑
255时，输出L0级；当RGB值为170
‑
215时，输出L1级；当RGB值为125<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统，其特征在于：其包括相互连接并通讯的前端高通量烟密度测试设备、中端处理单元，后端分析单元(9)；其中，前端高通量烟密度测试设备包括背景照明装置(1)、带有可视窗(11)的多个样品盒(2)、拍照装置(3)以及多个锥加热器(5)，用来使烟密度测试的表征可视化，实现整个测试过程中烟雾在空间时间上进行连续性的表征；所述的中端处理单元包括图像识别模块(6)、照明数据采集模块(7)以及加热数据采集模块(8)，用来进行数据初步地收集分类与记录；所述的后端分析单元(9)，包括计算机及其内置分析程序，通过计算机将中端处理单元收集处理分类的数据进行二次的处理与自动分级评价，生成有详细数据与等级的测试报告；所述的背景照明装置(1)设有一上下端面均设有开口的圆筒状背景板，该背景板的厚度方向内部设有多个均匀发光的LED光源，该光源的输出稳定而且均匀；所述的每一锥加热器(5)的上端面上，均设有一锥形的加热口；所述的每一样品盒(2)，均设有一盒状的壳体，该盒状壳体内部套设有两面或四面、可拆卸的载玻片，各载玻片内部包围的中空部位放置待检测样品；该盒状壳体上，设有至少一可拆卸的可视窗，透过该可视窗对应的载玻片，能够观察到内部待检测样品及其发出的烟雾；该盒状壳体的底部为一锥形插头(10)，插入所述的锥加热器(5)加热口内、并被该加热口固定；所述的多个锥加热器(5)连同被其固定的样品盒(2)，按照设定的路径依次排列在该圆筒状背景板的内侧；所述的拍照装置(3)设置在背景照明装置(1)背景板的圆心位置，其为以360
°
视角拍摄相机，将所有样品盒内样品的烟密度测试全过程中，所呈现的图像通过该相机使用监控拍照功能拍照、记录并存储；所述的拍照装置(3)与图像识别模块(6)连接，将所拍摄的烟密度测试全过程图像，传递给图像识别模块(6)，图像识别模块(6)将所得信息整理分类存储，得到从空间时间上的详细记录，最终将数据传输到后端分析单元(9)进行二次处理，该后端分析单元(9)将烟密度的量化测试从初始的比光密度转换为图片识别的方式，通过其处理与自动分级评价，自动生成有详细数据与等级的测试报告。2.根据权利要求1所述的基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统，其特征在于：所述的样品盒(2)，其相互之间按照设定的圆形、方形或者其他任意路径排列，每一样品盒(2)内的样品组分为相同或者不同；每一样品盒上的可视窗的数量也可以为一个或者多个，以获得不同部位的多个图像进行分析。3.根据权利要求3所述的基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统，其特征在于：所述每一样品盒上还设有一观察窗，该可视窗与观察窗，还设有进行覆盖的遮挡板，用于对其中部分窗口进行遮挡，以减少光线对相机拍照的干扰。4.根据权利要求1所述的基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统，其特征在于：所述的前端高通量烟密度测试设备还包括隔光板(4)；该隔光板(4)为多个，分别设置在背景照明装置(1)背景板的内侧，各样品盒(2)依次排列后、相互之间的空隙位置上，避免
样品盒侧面光线对生成图像产生的干扰，提高图像识别的精准度。5.根据权利要求1所述的基于图像识别的高通量烟密度测试实验系统，其特征在于：所述的锥...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁鹏，彭巨擘，王金合，符泽卫，宋娜，金鹿江，钱权，李俊，
申请(专利权)人：云南锡业集团控股有限责任公司研发中心，
类型：发明
国别省市：