CN103868828B - 一种基于移动终端的粉尘检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于移动终端的粉尘检测装置，包括微距支架、以及位于该微距支架前端的粉尘取样片和后端的显微物镜，该装置与移动终端配合使用，为移动终端上的摄像头提供经显微物镜放大后的粉尘图像，然后借助于移动终端上的数据处理、显示、指令输入等功能，对粉尘图像进行分析和运算，以得出粉尘的各类参数，实现粉尘检测的功能及其衍生功能。相对于传统的粉尘检测装置，本发明还具有携带方便、制造成本低、维护简单等优势。

Description

一种基于移动终端的粉尘检测装置

[技术领域]

本发明涉及空气检测领域，尤其涉及到一种基于移动终端的粉尘检测装置。

[背景技术]

目前粉尘浓度检测方法主要有称重滤膜法、β射线法、压电振动发、超声波衰减法、黑度法、光散射法等。这些测量方法各有其优缺点，称重滤膜法用用广泛但操作繁琐，不能实现在线监测；β射线法具有一定的放射性，测量易受人员素质和心理作用的影响，且需要国家相关部门的监管；压电振动法可以在线监测，但其需要手工操作，程序繁琐，测量精度不高；黑度法操作简单，但受主客观因素影响，测量误差较大；光散射法可以实现远距离连续测量，但其受环境条件限制，需要定期维护。因此应用新的技术，探索新的粉尘浓度检测方法非常必要。

近年来随着CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor)等数字图像传感器的发展，采用图像传感器代替传统显微镜上的目镜构成的图像法粉尘分析仪已经得到广泛的应用。图像法粉尘仪根据被测粉尘是处于静止状态还是流动状态分成静态图像法粉尘仪和动态图形法粉尘仪。静态图像法粉尘仪是在显微镜上改进，用CCD或者CMOS数字图像传感器替代显微镜上原有的目镜，粉尘样品放在载玻片上，数字图像传感器获取到显微图像后传输到计算机进行处理，得到粉尘的图像，并进一步得到粉尘的粒度分布、形状和浓度等参数。在测量不同大小的粉尘时可以用显微镜上的旋转式物镜机构换用不同放大倍率的物镜，但是照明光源系统仍是同一个，并不因更换物镜而变化。

传统的图像法粉尘分析仪都需要配备专业的相机和粉尘采集机构，导致仪器的体积庞大，不适合携带且维护费时费力。

[发明内容]

为了克服现有技术中图像法粉尘仪体积较大、不适合便携，以及维修繁琐等缺陷，本发明提供一种基于移动终端的粉尘检测装置。

具体技术方案如下：

一种基于移动终端的粉尘检测装置，包括微距支架、以及位于该微距支架前端的粉尘取样片和后端的显微物镜，所述显微物镜与所述粉尘取样片正对并且它们之间具有供空气流动的间隙或通道；

所述微距支架，用于调节所述粉尘取样片和所述显微物镜之间的间距，并且用于放置或临时固定在所述移动终端上，使位于其上的所述显微物镜正对所述移动终端的摄像头，所述摄像头通过所述显微物镜获得所述粉尘取样片上的粉尘的放大图像。

本装置与移动终端配合使用，移动终端可以是智能手机、平板电脑或笔记本电脑等，微距支架放置或临时固定在移动终端上，使显微物镜正对移动终端的摄像头，由于粉尘取样片与显微物镜正对，而显微物镜具有放大成像功能，所以摄像头可以通过显微物镜拍摄到粉尘取样片上的粉尘的放大图像，即粉尘在粉尘取样片上的放大分布图，移动终端上的处理单元对图像进行处理和分析，进一步得到粉尘的粒度分布、形状和浓度等参数。

通过以上阐述可以知道，本装置有效地借助了移动终端上的数据处理、显示、指令输入等功能，共同实现空气中粉尘检测的功能及其衍生功能。相对于传统的粉尘检测装置，本发明还具有携带方便、制造成本低、维护简单等优势。

[附图说明]

图1是本发明在一优选实施例中的结构框图；

图2是本发明在一优选实施例中的具体结构示意图；

图3是本发明在另一优选实施例中的具体结构示意图；

图4是本发明的粉尘图像处理流程。

[具体实施方式]

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合附图和实施方式作进一步地详细描述。

如图1，一种基于移动终端的粉尘检测装置，包括微距支架、以及位于该微距支架前端的粉尘取样片和后端的显微物镜，显微物镜与粉尘取样片正对并且它们之间具有供空气流动的间隙或通道，空气从该间隙或通道中流通的过程中，其夹带的粉尘部分粘在粉尘取样片上，作为分析粒度分布、形状和浓度等参数的粉尘样品；

微距支架，用于调节粉尘取样片和显微物镜之间的间距，可以调节以得到更清晰的图像，该微距支架可以放置或临时固定在移动终端上，并使得位于其上的显微物镜与移动终端上的摄像头正对，形成摄像头、显微物镜和粉尘取样片之间的位置上的对应关系；

粉尘取样片具体可选用陶瓷片，也可选用玻璃片或其他；

测量时，位于移动终端上的闪光灯照射粉尘取样片前的粉尘，粉尘图像被显微物镜放大成像在像平面上，并且放大后的图像为摄像头所接收，然后通过移动终端上的处理单元对接收到的图像进行处理和分析，从而得到粉尘的粒度分布、形状和浓度等参数。

本实施例所述的粉尘检测装置，其借助于移动终端上的数据处理、显示、指令输入等功能，完成粉尘检测、分析，以及其他衍生功能，即不仅省去了传统的粉尘检测装置所需的显示屏和输入按钮等，节省了体积和制造成本，还可以借助移动终端上强大的数据处理平台完成其他的有关粉尘检测的其他衍生功能。需要说明是，本发明中所述的移动终端可以是基于android、ios等操作系统的智能手机、平板电脑或其他装置，在此不做限定。

下面介绍两个更为细化的实施例结构，但是，应该理解，以下结构并不用于限定本发明，具体如下：

结构1

如图2所示，一种基于移动终端的粉尘检测装置，包括微距支架1、粉尘取样片2和显微物镜3，微距支架1包括滑动连接在一起的第一支杆11和第二支杆13，具体的滑动连接装置或结构可以有多种，本结构采用的是在第二支杆上设一滑动导向槽，螺栓12穿过滑动导向槽或螺合到第一支杆11中，通过该滑动导向槽和螺栓的配合，实现在第一支杆11和第二支杆13之间的固定及滑动调节，微距支架1还包括设置在第二支杆13底部的卡槽14、以及第一固定架15和第二固定架16，其中，卡槽14用于将移动终端的一侧卡入，达到将本结构临时固定到移动终端上的目的，当然还可以其他的固定装置或结构，第一固定架15固定在第一支杆11上，用于固定粉尘取样片2，第二固定架16固定在第二支杆13上，用于固定显微物镜3，需要说明的，该第一固定架15和第二固定架16在位置上要具有上下对应的关系。

结构2

如图3所示，一种基于移动终端的粉尘检测装置，包括由上、下套筒(4,5)组成的微距支架、粉尘取样片2和显微物镜3:

1、上套筒4和下套筒5沿轴向滑动套接，在上套筒4和下套筒5具有引导结构，如导向槽等；

2、上套筒4和下套筒5沿螺纹套接，可以通过旋转的方式进行微距调整；

粉尘取样片2位于上套筒4内，显微物镜3位于下套筒5内，并且在上套筒4和下套筒5上分别设有缺口(41,51)，该缺口(41,51)是为了提供一供空气流动的通道，可以理解，由于是供空气流通的缺口，所以，在上套筒4上缺口41至少有两个，并且最好轴对称，方便空气的进、出，下套筒5亦然，上、下套筒(4,5)的缺口(41,51)在位置上是对应的。

为了更加清晰的阐述，图4为粉尘检测的步骤：

步骤S001，将本粉尘检测装置临时固定在移动终端上，使移动终端上的摄像头正对显微物镜和粉尘取样片，摄像头通过显微物镜获取粉尘取样片上的粉尘的放大图像；

步骤S002，对摄像头获取的图像进行灰度化处理，使各像素点的一致性提高；

步骤S003，进行直方图灰度修正，提高图像的对比度；

步骤S004，进行中值滤波，中值滤波算法滤除图像中的脉冲干扰；

步骤S005，进行基于形态学的最大类间方差Otsu二值化算法对图像做二值化处理；

步骤S006，进行膨胀、腐蚀、开启、闭合的二值形态学运算方法(将图像处理为仅有0和1的集合)；

步骤S007，将图像进行孔洞填充，处理由于显微镜和二值化处理带入的粉尘孔洞；

步骤S008，使用Canny算子进行粉尘的边缘检测，检测出图像边缘后就可以基本计算出空间中的粉尘大小及其质量等信息。

其中，步骤S002到步骤S008是移动终端对图像具体的运算处理过程。

当然，以上步骤，还可以做一些容错设置，在此不赘述。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于移动终端的粉尘检测装置，其特征在于，包括微距支架、以及位于该微距支架前端的粉尘取样片和后端的显微物镜，所述显微物镜与所述粉尘取样片正对并且它们之间具有供空气流动的间隙或通道；

所述微距支架，用于调节所述粉尘取样片和所述显微物镜之间的间距，并且用于放置或临时固定在所述移动终端上，使位于其上的所述显微物镜正对所述移动终端的摄像头，所述摄像头通过所述显微物镜获得所述粉尘取样片上的粉尘的放大图像；

其中，所述微距支架包括互为滑动连接的第一支杆和第二支杆，以及包括设置在所述第一支杆上的第一固定架和设置在所述第二支杆上的第二固定架；或者，所述微距支架包括互动滑动套接的上、下套筒，所述上套筒和/或下套筒设有缺口。

2.如权利要求1所述的粉尘检测装置，其特征在于,所述微距支架还包括设置在所述第二支杆底部的卡槽，卡槽用于将移动终端的一侧卡入。

3.如权利要求1或2所述的粉尘检测装置，其特征在于,所述粉尘取样片为陶瓷片。