基于Matlab的有色溶液浓度测试研究

摘 要： 以蓝色硫酸铜溶液为研究对象，根据溶液中有色物质颜色值与其浓度成正比的原理，通过采集有色溶液样液的图像信息，采用Matlab图像处理后分析图像RGB值与其对应硫酸铜溶液浓度之间的关系。通过实验分析，二者的相关系数R=0.992 54，测量误差约为±5%，结果证明利用图像分析法测试有色溶液浓度的可行性。

关键词： Matlab； 图像处理； 硫酸铜溶液； 图像信息采集

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）12?0065?02

0 引 言

基于朗伯?比尔定律的分光光度法是进行有色溶液浓度测量的主要方法。朗伯比尔定律是指一束光照射某有色溶液时，其入射光强I0的变化（减弱）与溶液浓度C、液层厚度（或光程长）L之间的关系[A=-lg ITI0=KLC]，其中A为吸光度；K为吸光系数；IT为透射光强[1]。此方法属于间接测量，分光光度计比较贵，且透过光强与浓度呈非线性的对数关系。朗伯?比尔定律可叙述为有色溶液的颜色深度（即有色溶液的色度）正比于溶液的浓度[1]。基于这一原理以及近年来数字图像技术的发展其应用越来越广泛，本文也尝试以蓝色的硫酸铜溶液为对象采用图像分析法对有色物质进行浓度测试研究。

1 图像的获取

2 图像处理

本文在采集蓝色硫酸铜溶液的图像信息后，采用Matlab软件进行图像处理分析，主要是检测范围的选择和图像的滤波处理。Matlab语言不仅具有语法限制不严格，程序设计自由度大，程序的可移植性好的优点，而且它拥有功能强大的图像分析和处理工具箱[5]。利用图像处理工具箱，可以很方便地对图像的性质进行深入的研究。

Matlab图像处理工具箱支持索引图像、RGB图像、灰度图像、二进制图像并能操作bmp，jpg，tif等多种图像格式文件[6]。

RGB颜色空间是数字图像处理中一种十分常用的彩色显示空间。三基色R，G，B相互独立，即其中任一色均不能由其他二色混合产生。它们的又是完备，即所有其他颜色都可以由三基色按不同的比例组合而得到[7]。在RGB空间对彩色图像进行分析处理，比较常用的方法是对各个分量进行灰度图像处理。

2.1 检测范围的选择

3 结果分析

4 结 语

采用图像比色分析测量硫酸铜溶液浓度，实验表明对于有色溶液的浓度完全可以应用此方法来确定。若能进一步提高实验装置的制作精度，如提高测量暗室的封密度等，则可提高溶液浓度与色度值线性相关度，即可提高测量的精确度。

参考文献

[1] 大连电力工业学校.电厂化学仪表[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2] 王智宏，周逢道.大豆品质近红外光谱分析仪测量数据处理[J].吉林大学学报：工学版，2009，39（4）：982?987.

[3] 国家质检总局.GB/T 20146-2006 色度学用CIE标准照明体[S].北京：光源质量监督检验中心，2006.

[4] [美]夏皮罗，[美]斯托克曼.计算机视觉[M].赵清杰，译.北京：机械工业出版社，2005.

[5] 张德丰.Matlab数字图像处理[M].2版.北京：机械工业出版社，2012.

[6] 尹凤领，霍丙全.图像处理技术的Matlab实现[J].计算机信息技术，2007（5）：41?42.

[7] 关丛荣，王虹.基于RGB空间的彩色图像处理GUI设计[J].黑龙江工程学院学报：自然科学版，2008，22（2）：66?69.

[8] 侯法柱，彭楚武，方亮.图像中值滤波算法及其FPGA的实现[J].微计算机信息，2011，27（1）：69?71.

[9] 李刚.光学数字图像增强算法及应用研究[D].太原：太原科技大学，2012.

[10] 张学昆，潘中涛，湛利，等.计算机图像识别鉴定油菜种子颜色[J].中国油料作物学报，2006，28（1）：11?15.