CN112945817B - 气旋式花粉浓度检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及花粉浓度检测领域，具体的公开了一种气旋式花粉浓度检测方法及装置，首先使用气旋分离技术从空气中分离出杂质和颗粒，获取花粉颗粒；其次通过纯净气流将花粉吹入管道过滤器，使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量；再根据风速计算空气流动量，在根据花粉颗粒的数量和空气流动量计算花粉浓度。本发明通过气旋筛选出合适体积大小的颗粒物，通过筛管使颗粒物无法聚集，再基于深度学习检测花粉形状，判定花粉种类，相比于人工提高了识别准确度和准确率以及识别速度。

Description

气旋式花粉浓度检测方法及装置
技术领域
本发明涉及花粉浓度检测领域，特别涉及一种气旋式花粉浓度检测方法及装置。
背景技术
在工业国家，几乎25％的人口患花粉过敏症，包括过敏性鼻炎(花粉热)和危及生命的过敏性休克等症状，然而花粉预报工作普遍很滞后，目前进行花粉预报的国家也是基于两天前的花粉样本数据，并通过人工统计做出的，费时易错，误差范围很大。人工数据发布时，至少已有72小时延误，而且错误率在20和50％之间。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种气旋式花粉浓度检测方法，通过气旋筛选出合适体积大小的颗粒物，通过筛管使颗粒物无法聚集，再基于深度学习检测花粉形状，判定花粉种类，相比于人工提高了识别准确度和准确率以及识别速度。
为此，本发明提供一种气旋式花粉浓度检测方法，包括如下步骤：
使用气旋分离技术从空气中分离出杂质和颗粒，获取花粉颗粒；
通过纯净气流将花粉吹入管道过滤器，使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量；
根据风速计算空气流动量，在根据花粉颗粒的数量和空气流动量计算花粉浓度。
进一步，在使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量之前，包括如下步骤：
收集花粉图片，并通过观测的方式得到图片中花粉颗粒的数量；
使用支持向量机识别出每一个花粉图片中的花粉特征信息；
将所述花粉图片中的花粉特征信息作为输入和对应的花粉颗粒的数量作为输出对SVM模型进行训练；
得到训练好的SVM模型。
更进一步，在使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量的时候，包括如下步骤：
获取显微镜摄像头所拍摄的花粉图像；
使用支持向量机识别出花粉图像中的花粉特征信息；
将所述花粉图像中的花粉特征信息作为输入，送入训练好的SVM模型中，输出得到花粉颗粒的数量。
更进一步，所述花粉特征信息包括区域面积、边界长度、边缘形状、矩形度、伸长度以及圆形度。
进一步，所述花粉浓度为所述花粉颗粒的数量和所述空气流动量的比值。
相对于上述的气旋式花粉浓度检测方法，本发明还提供了一种气旋式花粉浓度检测装置，包括：
花粉分离器1，包括圆柱形的腔体1-2，所述腔体1-2上端的外表面设置有进气口1-3，进气口1-3处设置有用于吸入花粉和空气的高速旋转风机，所述腔体1-2的顶部设置有用于排出所述腔体1-2中的空气的空气流通通道1-1，所述腔体1-2的底部设置有连接口1-4；
Y型过滤装置2，包括花粉管道2-2，所述花粉管道2-2的管身上设置有花粉入口2-5，所述花粉入口2-5与所述连接口1-4相连接，所述花粉管道2-2的一端设置有风扇2-1，花粉管道2-2的另一端设置有花粉通道管2-4，所述花粉管道2-2内设置有管道过滤器2-3，管道过滤器2-3位于所述花粉入口2-5和所述花粉通道管2-4之间；
显微镜摄像头3，设置在所述花粉通道管2-4的出口处上方；
支撑架，用于支撑所述花粉分离器1、所述Y型过滤装置2以及所述显微镜摄像头3。
进一步，所述管道过滤器2-3为微米级筛网。
进一步，所述花粉通道管2-4的直径为60微米。
本发明具有如下有益效果：本发明通过气旋筛选出合适体积大小的颗粒物，通过筛管使颗粒物无法聚集，再基于深度学习检测花粉形状，判定花粉种类，相比于人工提高了识别准确度和准确率以及识别速度。
附图说明
图1为本发明提供的一种气旋式花粉浓度检测装置的整体结构示意图；
图2为本发明的花粉分离装置的结构示意图；
图3为本发明的Y型过滤装置的结构示意图；
图4为本发明的显微镜摄像头的结构示意图。
附图标记说明：
1、花粉分离装置；1-1、空气流通通道；1-2、腔体；1-3、进气口；1-4、连接口；2、Y型过滤装置；2-1、风扇；2-2、花粉管道；2-3、管道过滤器；2-4、花粉通道管；2-5、花粉入口；3、显微镜摄像头。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本申请文件中，未经明确的部件型号以及结构，均为本领域技术人员所公知的现有技术，本领域技术人员均可根据实际情况的需要进行设定，在本申请文件的实施例中不做具体的限定。
具体的，本发明实施例提供了一种气旋式花粉浓度检测方法，如下步骤：
使用气旋分离技术从空气中分离出杂质和颗粒，获取花粉颗粒；
通过纯净气流将花粉吹入管道过滤器，使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量；
根据风速计算空气流动量，在根据花粉颗粒的数量和空气流动量计算花粉浓度。
上述技术方案中，在使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量之前，包括如下步骤：
收集花粉图片，并通过观测的方式得到图片中花粉颗粒的数量；
使用支持向量机识别出每一个花粉图片中的花粉特征信息；
将所述花粉图片中的花粉特征信息作为输入和对应的花粉颗粒的数量作为输出对SVM模型进行训练；
得到训练好的SVM模型。
基于上述已经训练好的SVM模型，在使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量的时候，包括如下步骤：
获取显微镜摄像头所拍摄的花粉图像；
使用支持向量机识别出花粉图像中的花粉特征信息；
将所述花粉图像中的花粉特征信息作为输入，送入训练好的SVM模型中，输出得到花粉颗粒的数量。
在本发明实施例中，所述花粉特征信息包括区域面积、边界长度、边缘形状、矩形度、伸长度以及圆形度。
在本发明中，所述花粉浓度为所述花粉颗粒的数量和所述空气流动量的比值。
在本发明中，所述显微镜摄像头安装在所述管道过滤器的侧面。所述管道过滤器为微米级筛网。管道过滤器筛选，使花粉无法成团重叠。
相对于上述提供的气旋式花粉浓度检测方法，本发明还对应的提出了一种气旋式花粉浓度检测装置，具体的，如图1-4所示，包括：花粉分离器1、Y型过滤装置2、显微镜摄像头3以及支撑架。
花粉分离器1，包括圆柱形的腔体1-2，所述腔体1-2上端的外表面设置有进气口1-3，进气口1-3处设置有用于吸入花粉和空气的高速旋转风机，所述腔体1-2的顶部设置有用于排出所述腔体1-2中的空气的空气流通通道1-1，所述腔体1-2的底部设置有连接口1-4；花粉分离装置通过进气口1-3的高速旋转风机吸入含有花粉的空气，在腔体1-2内部形成气旋，经过底部连接口1-4时花粉和空气中的其他杂物下沉进入下方Y型过滤装置2内，空气从上方的空气流通通道1-1流出。
Y型过滤装置2，包括花粉管道2-2，所述花粉管道2-2的管身上设置有花粉入口2-5，所述花粉入口2-5与所述连接口1-4相连接，所述花粉管道2-2的一端设置有风扇2-1，花粉管道2-2的另一端设置有花粉通道管2-4，所述花粉管道2-2内设置有管道过滤器2-3，管道过滤器2-3位于所述花粉入口2-5和所述花粉通道管2-4之间；由分离装置1分离得到的花粉和其他杂物从Y型过滤装置2的花粉入口2-5进入，在风扇2-1提供的气流作用下，通过管道过滤器2-3过滤得到花粉，右侧为花粉通道管2-4，直径60微米，每次仅可通过单颗花粉。
显微镜摄像头3，设置在所述花粉通道管2-4的出口处上方，用于拍摄流出花粉通道管2-4的花粉。
支撑架，用于支撑所述花粉分离器1、所述Y型过滤装置2以及所述显微镜摄像头3起到固定和限位的作用。
同时，所述管道过滤器2-3为微米级筛网。所述花粉通道管2-4的直径为60微米。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.气旋式花粉浓度检测装置，其特征在于，包括：
花粉分离器（1），包括圆柱形的腔体（1-2），所述腔体（1-2）上端的外表面设置有进气口（1-3），进气口（1-3）处设置有用于吸入花粉和空气的高速旋转风机，所述腔体（1-2）的顶部设置有用于排出所述腔体（1-2）中空气的空气流通通道（1-1），所述腔体（1-2）的底部设置有连接口（1-4）；
Y型过滤装置（2），包括花粉管道（2-2），所述花粉管道（2-2）的管身上设置有花粉入口（2-5），所述花粉入口（2-5）与所述连接口（1-4）相连接，所述花粉管道（2-2）的一端设置有风扇（2-1），花粉管道（2-2）的另一端设置有花粉通道管（2-4），所述花粉管道（2-2）内设置有管道过滤器（2-3），管道过滤器（2-3）位于所述花粉入口（2-5）和所述花粉通道管（2-4）之间；所述管道过滤器（2-3）为微米级筛网；
显微镜摄像头（3），设置在所述花粉通道管（2-4）的出口处上方；
支撑架，用于支撑所述花粉分离器（1）、所述Y型过滤装置（2）以及所述显微镜摄像头（3）。
2.如权利要求1所述的气旋式花粉浓度检测装置，其特征在于，所述花粉通道管（2-4）的直径为60微米。
3.气旋式花粉浓度检测方法，采用权利要求1-2任一所述的装置，其特征在于，包括如下步骤：
使用气旋分离技术从空气中分离出杂质和颗粒，获取花粉颗粒；
通过纯净气流将花粉吹入管道过滤器，收集花粉图片，并通过观测的方式得到图片中花粉颗粒的数量；使用支持向量机识别出每一个花粉图片中的花粉特征信息；将所述花粉图片中的花粉特征信息作为输入和对应的花粉颗粒的数量作为输出对SVM模型进行训练；得到训练好的SVM模型；
使用显微镜摄像头拍摄通过管道过滤器的花粉颗粒并统计花粉颗粒的数量，包括获取显微镜摄像头所拍摄的花粉图像；使用支持向量机识别出花粉图像中的花粉特征信息；将所述花粉图像中的花粉特征信息作为输入，送入训练好的SVM模型中，输出得到花粉颗粒的数量；
根据风速计算空气流动量，在根据花粉颗粒的数量和空气流动量计算花粉浓度。
4.如权利要求3所述的气旋式花粉浓度检测方法，其特征在于，所述花粉特征信息包括区域面积、边界长度、边缘形状、矩形度、伸长度以及圆形度。
5.如权利要求3所述的气旋式花粉浓度检测方法，其特征在于，所述花粉浓度为所述花粉颗粒的数量和所述空气流动量的比值。
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