CN104251861A - 一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法，其中液体检测分析仪包括被测液体试纸和智能终端；所述被测液体试纸为显色试纸，其包括能与被测液体发生显色反应的化学物质成分，所述被测液体试纸用于与被测液体接触后发生显色变化，其变化程度与被测液体的浓度成正比。本发明通过采用智能终端的摄像采集功能以及图像的分析对比功能，实现了对被测液体浓度的检测，其操作方式简单，检测精度更加准确。

Description

一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法

技术领域

本发明属于液体检测技术领域，具体涉及到一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法的设计。

背景技术

随着近年来科学技术的飞速进步，针对液体的检测分析需求日益高涨并已渗透至社会的多个方面，如医院利用人体组织液（如血液、尿液、唾液等）对病人进行多种疾病（如艾滋病、糖尿病等）的病理分析，又如环境污染导致的水质安全问题亟需准确检测水中污染物指标等等，因此液体的检测分析在这一背景下显得尤为重要和必要。

目前有多种技术手段可以实现液体的检测分析，如电化学法，电化学法是一种基于化学反应中产生的电流、电量、电位的变化来定量分析反应体系中待测液体浓度的方法，电化学传感器结构比较简单，成本比较低，其中高质量的产品性能稳定，测量范围和分辨率基本能达到液体检测的要求，但如果考虑到成本与操作复杂程度，试纸法（也称干式化学法）是液体检测分析手段中应用最广、研究最为活跃的技术。

目前被测液体试纸检测方法存在以下两个明显的问题：1、可测试浓度值过少，且浓度值间隔很大；2.个体判断比色方法标准不严：目前通常是通过不同用户个体的肉眼将被测液体试纸与标准比色卡对比判断被测液体浓度，而由于被测液体浓度相差不大时，标准比色卡中的代表不同被测液体浓度的色柱颜色相差细微，肉眼观测存在较大个体差异性，进一步减小了被测液体浓度判定的准确度。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前液体检测中试纸判断法中的不足，提供了一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于智能终端的液体检测分析仪，包括被测液体试纸和智能终端；所述被测液体试纸为显色试纸，其包括能与被测液体发生显色反应的化学物质成分，所述被测液体试纸用于与被测液体接触后发生显色变化，其变化程度与被测液体的浓度成正比；

所述智能终端包括：摄像采集模块、感光模块、处理器模块以及显示模块；所述摄像采集模块与感光模块连接，用于采集被测液体试纸发生显色反应的图像，并将图像传输至感光模块；所述感光模块用于获取所述图像中的图像颜色信息，并将所述图像颜色信息传输至处理器模块；所述处理器模块用于分析和比对所述感光模块传输的图像颜色信息，并输出判定结果至显示模块；所述显示模块用于显示被测液体的浓度。

进一步的，所述处理器模块包括：色彩读取单元、数据库单元、色彩分析比对单元以及液体浓度反演单元，所述色彩读取单元用于获取所述感光模块传输的图像颜色信息中的像素颜色值，所述数据库单元中预存了用于比对的图像颜色信息，所述色彩分析比对单元通过调用数据库单元中预存的用于比对的图像颜色信息与色彩读取单元传输的像素颜色值进行分析和比对，用于确定与色彩读取单元传输的像素颜色值与数据库单元中预存的图像颜色信息最为接近的图像颜色信息，所述液体浓度反演单元通过最为接近的用于比对的图像颜色信息和调用液体浓度反演单元中存放的与数据库单元中的预存的用于比对的图像颜色信息对应的液体浓度值，用于获取被测液体的浓度。

进一步的，所述智能终端还包括通信模块，所述通信模块与处理器模块连接，用于将测得的液体浓度信息上传至外部远程服务器中。

进一步的，所述感光模块采用CCD图像传感器或CMOS图像传感器实现。

进一步的，所述摄像采集模块至少包括一个摄像头。

进一步的，所述显示模块采用液晶显示器。

一种基于智能终端的液体检测方法，具体包括如下步骤：

步骤1：将被测液体试纸放置到被测液体中，使被测液体试纸与被测液体发生显色反应，当被测液体试纸的颜色不再发生变化后，取出被测液体试纸静置于空气中；

步骤2：对发生显色反应后改变颜色的被测液体试纸进行图像采集；

步骤3：利用位图的数据流得到所采集到的图像中被测液体试纸处的像素的颜色值；

步骤4：对所述步骤3中获得的像素的颜色值与数据库中预存的图像颜色信息进行比对分析，得到数据库中与被测液体试纸处的像素的颜色值最为接近的图像颜色信息；

步骤5：对所述步骤4中得到的最为接近的图像颜色信息进行液体浓度反演，再通过查表法将图像颜色信息转换为被测液体浓度信息；

步骤6：对所述步骤5中所获得的被测液体浓度信息进行显示。

进一步的，所述步骤2之前还包括：对当前光照环境进行校准，设定此时进入摄像头模块的白纸的颜色为标准的白色。

本发明的有益效果：本发明一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法，结合了方便快捷的移动互联网和低成本、易操作的被测液体试纸的优势，可随时随地监测被测液体浓度信息，灵活性与准确性显著增强，使整体被测液体检测功能变得更加丰富和强大；用户只需要启动智能终端，利用摄像头模块将被测液体试纸的颜色信息输入至智能终端内部，通过中央处理器的分析处理后再将被测液体浓度信息显示给用户，有效解决了利用肉眼观测被测液体试纸存在个体对颜色鉴别的较大差别性,提高了检测的精度，检测结果可发至远程服务器，供用户之间的数据共享与广泛交流，并可提供网上评价与订购试纸等增值服务。

附图说明

图1为本发明实施例的一种基于智能终端的液体检测分析仪的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种基于智能终端的液体检测方法的流程框图；

其中：被测液体试纸1、智能终端2、智能终端中的摄像采集模块21、感光模块22、处理器模块23、色彩读取单元231、数据库单元232、色彩分析比对单元233、液体浓度反演单元234、显示模块24、通信模块25、远程服务器3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示是本发明提供的一种基于智能终端的液体检测分析仪的结构示意图，其包括被测液体试纸1和智能终端2；所述被测液体试纸1为显色试纸，其包括能与被测液体发生显色反应的化学物质成分，所述被测液体试纸1用于与被测液体接触后发生显色变化，其变化程度与被测液体的浓度成正比；

所述智能终端2包括：摄像采集模块21、感光模块22、处理器模块23以及显示模块24；所述摄像采集模块21与感光模块22连接，用于采集被测液体试纸发生显色反应的图像，并将图像传输至感光模块22；所述感光模块22用于获取所述图像中的图像颜色信息，并将所述图像颜色信息传输至处理器模块23；所述处理器模块23用于分析和比对所述感光模块22传输的图像颜色信息，并输出判定结果至显示模块24；所述显示模块24用于显示被测液体的浓度。

其中，所述处理器模块23包括：色彩读取单元231、数据库单元232、色彩分析比对单元233以及液体浓度反演单元234，所述色彩读取单元231用于获取所述感光模块22传输的图像颜色信息中像素颜色值，所述数据库单元232中预存了用于比对的图像颜色信息，所述色彩分析比对单元233通过调用数据库单元232中预存的用于比对的图像颜色信息与色彩读取单元231传输的像素颜色值进行分析和比对，用于确定与色彩读取单元231传输的像素颜色值与数据库单元232中预存的图像颜色信息最为接近的图像颜色信息，所述液体浓度反演单元234通过最为接近的用于比对的图像颜色信息和调用液体浓度反演单元234中存放的与数据库单元232中的预存的用于比对的图像颜色信息对应的液体浓度值，用于获取被测液体的浓度。同时，本发明一种基于智能终端的液体检测分析仪还可包括通信模块25，所述通信模块25与处理器模块23连接，用于将测得的液体浓度信息上传至外部远程服务器3中。

本发明一种基于智能终端的液体检测分析仪通过针对目前被测液体分析手段的现状，采用可移动、可便携的液体分析仪可以提供更为便捷和重要的解决方案，随着3G乃至4G时代的到来和智能终端的普及，就普及率及使用率而言，使用智能终端实现可移动、可便携的被测液体分析仪是最佳的选择方案，同时方便快捷的移动互联网应用也可使被测液体检测功能变得更加丰富和强大，用户只需要启动智能终端的被测液体检测模块，被测液体检测模块利用摄像头将代表被测液体浓度的颜色信息输入至智能终端内部，通过分析处理后将即可将被测液体浓度信息显示给用户，有效地解决了利用肉眼观测被测液体试纸存在个体对颜色鉴别的较大差别性的问题，也解决了被测液体试纸可测试浓度值过少并间隔很大的问题，并可提供用于用户之间的广泛交流、网上订购试纸等增值服务。

其中，所述智能终端是指智能手机、平板电脑及笔记本电脑、阅读器等等智能便携式设备，其包括能够进行独立运行的操作系统。

如图2所示为本发明提供的一种基于智能终端液体检测方法的流程示意图，其具体包括如下步骤：

步骤1：将被测液体试纸放置到被测液体中，使被测液体试纸与被测液体发生显色反应，当被测液体试纸的颜色不再发生变化后，取出被测液体试纸静置于空气中；

步骤2：对发生显色反应后改变颜色的被测液体试纸进行图像采集；

步骤3：利用位图的数据流得到所采集到的图像中被测液体试纸处的像素的颜色值；

步骤4：对所述步骤3中获得的像素的颜色值与数据库中预存的图像颜色信息进行比对分析，得到数据库中与被测液体试纸处的像素的颜色值最为接近的图像颜色信息；

步骤5：对所述步骤4中得到的最为接近的图像颜色信息进行液体浓度反演，再通过查表法将图像颜色信息转换为被测液体浓度信息；

步骤6：对所述步骤5中所获得的被测液体浓度信息进行显示。

其中，所述步骤2之前还包括：对当前光照环境进行校准，设定此时进入摄像头模块的白纸的颜色为标准的白色，但是在颜色精度要求不高的情况下，此步骤也可省略。

为了本领域普通技术人员能够理解并且实施本发明的技术方案，下面结合具体的工作过程对本发明一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法作进一步详细描述：

一种基于智能终端的液体检测分析仪，包括被测液体试纸1、智能终端2、智能终端中的摄像采集模块21、感光模块22、处理器模块23、色彩读取单元231、数据库单元232、色彩分析比对单元233、液体浓度反演单元234、显示模块24、通信模块25、以及和智能终端2的通信模块25无线互联的远程服务器3，其中，所述摄像采集模块21包括一个摄像头和其外围接口电路，所述感光模块22采用CCD图像传感器实现；

首先用户将被测液体试纸1用被测液体湿润，使被测液体与被测液体试纸1中可以和被测液体发生显色反应的化学物质成分发生显色反应后，将被测液体试纸1静置于空气中，等到色阶变化基本稳定不再发生变化后，用户在智能终端2上启动被测液体探测模块进入工作状态，通过智能终端2的摄像头对一张白纸实时拍照，以校准由于光照环境的不同导致的细微色差，设定此时进入摄像头的颜色为标准的白色，在对颜色精度要求不高的场合，此步骤可以跳过；之后利用摄像采集模块中的摄像头对发生显色反应后改变颜色的被测液体试纸1实时拍照，利用智能终端内部的感光模块22获得图像颜色信息，并将图像颜色信息送入智能终端的处理器模块23，处理器模块23中的色彩读取模块231利用位图的数据流可以得到图像中被测液体试纸1处的像素的颜色值，之后通过色彩分析比对模块233将被测液体试纸1处的像素的颜色值与智能终端内的数据库单元232中预存的图像颜色信息相比对，得到数据库单元232中与被测液体试纸1处的像素的颜色值最为接近的图像颜色信息，而液体浓度反演模块234中存有数据库单元232中的图像颜色信息与被测液体浓度信息之间的一一对应关系，因此数据库232中的图像颜色信息进入液体浓度反演模块234后可以通过查表法将图像颜色信息转换为被测液体浓度信息，最后处理器模块23将液体浓度反演模块234输出的被测液体浓度信息送入显示模块24，以显示当前被测液体的浓度值，用户可以利用智能终端的显示模块24读出当前被测液体浓度值，并且可将被测液体浓度值通过通信模块25发送至和无线互联的远程服务器3，用于和其他用户数据共享和广泛交流。以上内容为液体检测分析仪实现功能的具体过程与主要功能，在实际的应用中也可包括被测液体浓度数据统计、被测液体浓度提示等等一系列的附加功能，也可提供网上评价与订购不同种类的被测液体试纸1等增值服务。

下面将结合具体的实施方式对本发明一种基于智能终端的液体检测分析仪及检测方法做详细说明：

所述被测液体为水，所述智能终端为智能手机，所述水质检测试纸为能够与水中包含的某种污染成分（如重金属、氯化物、磷酸盐、亚硝酸根离子等）发生显色反应的试纸，如检测亚硝酸根离子的试纸含有4-氨基苯璜酰胺或萘胺，与亚硝酸根离子发生重氮、偶联反应后可生成紫红色或粉红色的络合物,其颜色变化程度与亚硝酸根离子浓度成正比。

其具体的操作步骤为：

步骤1：将水质检测试纸1放置于待测液体中，经过一段反应时间，等到色阶变化基本稳定后取出水质检测试纸1；

步骤2：开启智能手机，进入水质检测程序；

步骤3：将智能手机的摄像头模块对准一张白纸，对当前光照环境进行校准，设定此时进入摄像头模块的颜色为标准的白色；

步骤4：将智能手机的摄像头模块对准检测后改变颜色的水质检测试纸，进行水质检测，检测过程包括对图像颜色信息的提取、分析、对比，最后确定水中污染物浓度；

步骤5：智能终端的显示模块显示当前环境的水中污染物浓度值；

步骤6：如需重新检测水中污染物浓度，则重复步骤2-5；如不需重新检测水中污染物浓度，则退出水质检测过程。

在实际的应用中，所述被测液体除了可以是水以外，还可以是人体组织液，如血液、唾液、尿液等液体，其中所述被测液体试纸应包含能够与对应的被测液体发生显色反应的物质成分，在本发明实施方案中仅以水为例，但本发明申请方案的保护范围不受此限制。

Claims (8)

1.一种基于智能终端的液体检测分析仪，其特征在于，包括被测液体试纸和智能终端；所述被测液体试纸为显色试纸，其包括能与被测液体发生显色反应的化学物质成分，所述被测液体试纸用于与被测液体接触后发生显色变化，其变化程度与被测液体的浓度成正比；

所述智能终端包括：摄像采集模块、感光模块、处理器模块以及显示模块；所述摄像采集模块与感光模块连接，用于采集被测液体试纸发生显色反应的图像，并将图像传输至感光模块；所述感光模块用于获取所述图像中的图像颜色信息，并将所述图像颜色信息传输至处理器模块；所述处理器模块用于分析和比对所述感光模块传输的图像颜色信息，并输出判定结果至显示模块；所述显示模块用于显示被测液体的浓度。

2.如权利要求1所述的一种基于智能终端的液体检测分析仪，其特征在于，所述处理器模块包括：色彩读取单元、数据库单元、色彩分析比对单元以及液体浓度反演单元，所述色彩读取单元用于获取所述感光模块传输的图像颜色信息中的像素颜色值，所述数据库单元中预存了用于比对的图像颜色信息，所述色彩分析比对单元通过调用数据库单元中预存的用于比对的图像颜色信息与色彩读取单元传输的像素颜色值进行分析和比对，用于确定与色彩读取单元传输的像素颜色值与数据库单元中预存的图像颜色信息最为接近的图像颜色信息，所述液体浓度反演单元通过最为接近的用于比对的图像颜色信息和调用液体浓度反演单元中存放的与数据库单元中的预存的用于比对的图像颜色信息对应的液体浓度值，用于获取被测液体的浓度。

3.如权利要求1所述的一种基于智能终端的液体检测分析仪，其特征在于，所述智能终端还包括通信模块，所述通信模块与处理器模块连接，用于将测得的液体浓度信息上传至外部远程服务器中。

4.如权利要求1至3任一项权利要求所述的一种基于智能终端的液体检测分析仪，其特征在于，所述感光模块采用CCD图像传感器或CMOS图像传感器实现。

5.如权利要求1至3任一项权利要求所述的一种基于智能终端的液体检测分析仪，其特征在于，所述摄像采集模块至少包括一个摄像头。

6.如权利要求1至3任一项权利要求所述的一种基于智能终端的液体检测分析仪，其特征在于，所述显示模块采用液晶显示器。

7.一种基于智能终端的液体检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1：将被测液体试纸放置到被测液体中，使被测液体试纸与被测液体发生显色反应，当被测液体试纸的颜色不再发生变化后，取出被测液体试纸静置于空气中；

步骤2：对发生显色反应后改变颜色的被测液体试纸进行图像采集；

步骤3：利用位图的数据流得到所采集到的图像中被测液体试纸处的像素的颜色值；

步骤4：对所述步骤3中获得的像素的颜色值与数据库中预存的图像颜色信息进行比对分析，得到数据库中与被测液体试纸处的像素的颜色值最为接近的图像颜色信息；

步骤5：对所述步骤4中得到的最为接近的图像颜色信息进行液体浓度反演，再通过查表法将图像颜色信息转换为被测液体浓度信息；

步骤6：对所述步骤5中所获得的被测液体浓度信息进行显示。

8.如权利要求7所述的一种基于智能终端的液体检测方法，其特征在于，所述步骤2之前还包括：对当前光照环境进行校准，设定此时进入摄像头模块的白纸的颜色为标准的白色。