【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体检测领域，尤其是一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法。
技术介绍
1、硫化氢气体是一种无色、低浓度时散发臭鸡蛋气味的强腐蚀性剧毒气体，一方面，它暴漏在空气中容易危害人类身体健康，另一方面，硫化氢气体参与多种生理过程，如代谢、炎症、神经调节和细胞凋亡等。硫化氢气体的浓度在人身体的不同部位大不相同，在血清中的硫化氢的正常浓度为30~100 μm，但是大脑中的硫化氢浓度却高达160 μm。研究表明，硫化氢这种浓度差异和许多疾病有关，如阿尔茨海默氏病、糖尿病、唐氏综合症以及肝硬化等患者体内的硫化氢浓度和正常人有显著差异；因此，开发高精度的硫化氢气体检测方法具有环境保护与健康监测的双重重要角色。
2、荧光检测技术是最近新兴的硫化氢浓度检测方法，它主要是利用分析物和荧光探针之间的相互作用，从而改变探测器的光谱特征，具有灵敏度高、选择性好、响应速度快、能实时监测等优点；传统的基于荧光的硫化氢检测主要关注荧光强度随气体浓度的变化，这种局限于单一维度信息的采集极大地限制了检测精度的进一步提升。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种采集方法简单，操作容易且检测精度高的基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，包括以下步骤：
3、步骤1）：将用于检测硫化氢气体的荧光探针固定设置在待测位置；
4、步骤2）：利用泵浦光采用侧入射的方式照
5、步骤3）：逐次将浓度按照与一类检测类别对应的设定间隔在设定范围内从小到大变化的硫化氢气体通过待测位置，通过ccd检测相机依次采集荧光图案并发送至荧光图像检测系统；
6、步骤4）：荧光图像检测系统通过图像识别的方法获取每个荧光图案的荧光强度最大值及对应的位置坐标并发送至浓度检测模块，浓度检测模块将每个荧光图案的荧光强度最大值及对应的位置坐标记录为对应浓度的硫化氢气体的浓度标定数据，最终形成与该检测类别对应的硫化氢气体的浓度标定数据库；
7、步骤5）：向待测位置通入待测浓度的硫化氢气体，通过ccd检测相机采集荧光图案并发送至荧光图像检测系统，荧光图像检测系统通过图像识别的方法获取该荧光图案的荧光强度最大值及对应的位置坐标并发送至浓度检测模块；
8、步骤6）：浓度检测模块在硫化氢气体的浓度标定数据库中查找该荧光图案的荧光强度最大值，如果该荧光强度最大值低于或高出浓度标定数据库中存储的的荧光强度最大值的范围，则判定关于该检测类别的浓度检测结果为异常，完成硫化氢气体的检测过程；否则执行步骤7）；
9、步骤7）：获取该荧光图案的荧光强度最大值对应的位置坐标并记为检测坐标，获取浓度标定数据库中所有的位置坐标的x轴坐标范围及y轴坐标范围，若检测坐标的x轴坐标在x轴坐标范围内且y轴坐标在y轴坐标范围内，则判定关于该检测类别的浓度检测结果为正常，完成硫化氢气体的检测过程；若检测坐标的x轴坐标超出x轴坐标范围或y轴坐标超出y轴坐标范围，则判定关于该检测类别的浓度检测结果为异常，完成硫化氢气体的检测过程。
10、所述的步骤4）中，荧光图像检测系统通过图像识别的方法获取每个荧光图案的荧光强度最大值及对应的位置坐标的具体过程如下：
11、步骤4）-1：对每个荧光图案建立平面坐标系；
12、步骤4）-2：荧光图像检测系统获取荧光图案中的每个像素点的荧光强度值t；
13、步骤4）-3：在荧光图像检测系统中设置具有从蓝色到红色变化的色阶的标准颜色带，定义标准颜色带的荧光强度的最小值是min，标准颜色带的荧光强度的最大值是max，当t≤min或t≥max时，在荧光图像检测系统中设置滤波器，通过滤波器过滤掉该像素点；当min<t<max时，根据设定的色度转换规则获取每个像素点对应的采用rgb色彩模式表示的色度值s，并执行步骤步骤4）-4，其中设定的色度转换规则如下：
14、（1）当min<t<max/4时，s=（0，255(4-t)，255）；
15、（2）当max/4<t<2max/4时，s=（0，255，255-255(3-t)）；
16、（3）当2max/4<t<3max/4时，s=（255-255(t-1)，255，0）；
17、（4）当3max/4<t<max时，s=（255，255t，0）；
18、步骤4）-4：在满足色度转换规则的色带值中按照r值优于g值、g值优于b值的优先级顺序比较所有色度值的大小，获取具有最大色度值的像素点的荧光强度，并获取该像素点对应的位置坐标。荧光图像检测系统采用python编程，其中标准颜色带可以直接调取使用。
19、与现有技术相比，本专利技术的优点在于不同硫化氢气体浓度均对应特定的荧光强度最大值和特定的位置坐标，先将已知浓度的硫化氢气体通过待测位置，通过ccd检测相机依次采集荧光图案并发送至荧光图像检测系统，获取硫化氢气体对应的荧光图案中的荧光强度最大值和位置坐标，并逐次增大硫化氢气体的浓度，形成硫化氢气体的浓度标定数据库，再对未知浓度的硫化氢气体进行检测并获取对应的荧光强度最大值和位置坐标，并与已存储的荧光强度最大值和位置坐标进行比较，当荧光强度最大值或位置坐标超范围时判定检测结果为异常；该检测能很好的应用于医学领域上各种相关疾病的预先检测，当检测者呼出的硫化氢气体的检测结果出现异常，则可初步判断该检测者患有与检测类别对应的疾病的风险，需要进一步检测，识别效率较高，检测结果较为快速精准。
20、其中，当硫化氢气体与荧光材料反应时，引起微结构的折射率发生变化，由于单个微结构在特定波长内存在散射共振，表现出很强的方向性，导致它的散射荧光特征发生明显的变化；本专利技术利用荧光图案的特征作为硫化氢气体的光谱响应，通过分析荧光图案光强在最大值以及位置上的区别，来反映荧光光谱的变化，继而反应出硫化氢气体的变化，从而实现硫化氢气体的智能检测，并提高检测精度；采集方法简单，操作容易，价格便宜。与传统的利用提高荧光探头精度的方法相比，本专利技术利用荧光照片在色度值上的差异来进行检测，其精度有明显的提高，其成本大大地降低；另外，利用程序进行图片识别的方法，可以有效地促进检测装置的小型化与智能化，这在现代光电探测、光传感以及生物检测领域都有着很好的应用前景。
21、优选的，所述的荧光探针采用将用于检测硫化氢的荧光材料与光刻胶混合后，在玻璃基底上通过光刻制成。
22、优选的，所述的步骤2）中，用于固定放置ccd检测相机的设定位置在荧光探针的上方的高度范围为8~12μm。
23、优选的，所述的步骤3）中硫化氢气体浓度的设定范围内从小到大变化的硫化氢气体1~100 ppm，设定间隔为5ppm。
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1.一一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于所述的步骤4）中，荧光图像检测系统通过图像识别的方法获取每个荧光图案的荧光强度最大值及对应的位置坐标的具体过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于所述的荧光探针采用将用于检测硫化氢的荧光材料与光刻胶混合后，在玻璃基底上通过光刻制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于所述的步骤2）中，用于固定放置CCD检测相机的设定位置在荧光探针的上方的高度范围为8~12μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于所述的步骤3）中硫化氢气体浓度的设定范围为1~100 ppm，设定间隔为5ppm。
【技术特征摘要】
1.一一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于所述的步骤4）中，荧光图像检测系统通过图像识别的方法获取每个荧光图案的荧光强度最大值及对应的位置坐标的具体过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的硫化氢浓度的检测方法，其特征在于所述的荧光探针采用将用于检测硫化氢的荧光...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪芳，郑驰，毛昊阳，崔志英，吕威，崔浩鑫，
申请(专利权)人：宁波永新光学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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