鐠-釹混合溶液圖像污漬點去除方法研究.pdf

1、稀土被稱為“工業(yè)維生素”，是當今社會最為重要的戰(zhàn)略資源。我國作為稀土大國，稀土分離的生產(chǎn)規(guī)模以及產(chǎn)品質(zhì)量在世界上有著至關(guān)重要的地位。然而，我國的稀土萃取分離過程依舊處于離線分析、經(jīng)驗調(diào)節(jié)和人工手動控制的階段，從而導致大量資源的浪費以及造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。解決各稀土元素組分含量的在線檢測難題是提高我國稀土萃取分離工藝自動化水平的關(guān)鍵。
　　在稀土萃取工藝過程中，由于某些稀土元素離子具有特殊的離子顏色特征，使得采用機器視覺技術(shù)進

2、行稀土元素組分含量檢測成為可能。針對鐠離子和釹離子的特殊離子顏色特征，實驗室已經(jīng)研究開發(fā)了基于機器視覺的稀土元素組分含量快速檢測系統(tǒng)，是解決具有特殊離子特征顏色的鐠/釹萃取分離過程中元素組分含量快速測量問題的有效途徑，可為鐠/釹萃取過程優(yōu)化運行提供技術(shù)支撐，對實現(xiàn)我國稀土萃取分離工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的理論和實際意義。以下是本文主要的研究工作及創(chuàng)新點：
　　（1）從硬件系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計兩個方面分析了實驗室基于機器視覺的

3、稀土元素組分含量快速檢測系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)設(shè)計方面，分析了攝像機、鏡頭、圖像采集卡、光源、上位機等硬件設(shè)備選型的基本原理以及所需注意的因素。軟件系統(tǒng)設(shè)計方面，介紹了MATLAB與LabVIEW之間的混合編程方法，分析了稀土元素組分含量快速檢測系統(tǒng)的整體構(gòu)成以及系統(tǒng)中圖像采集模塊、圖像處理模塊、結(jié)果顯示模塊、其他模塊的基本工作原理。
　?。?）針對實驗室稀土元素組分含檢測只能在實驗室環(huán)境下，對沒有污漬點的稀土溶液圖像進行組分含量檢測，不

4、能很好適應稀土萃取工藝現(xiàn)場的問題。提出了基于FCM算法的圖像分割算法對檢測系統(tǒng)的圖像處理部分進行相應的改進，使檢測系統(tǒng)能夠檢測具有污漬點鐠/釹溶液圖像所對應的元素組分含量值。分析了FCM算法中聚類準則的推導過程，采用拉格朗日乘數(shù)法求解隸屬度矩陣函數(shù)和聚類中心。介紹了聚類類別數(shù)c和模糊加權(quán)指數(shù)m的確定方法以及FCM圖像分割算法具體實現(xiàn)步驟，采用歐式距離和空間距離相結(jié)合的方法計算像素點與聚類中心之間的距離。
　?。?）以江西某稀土萃取

5、企業(yè)中鐠/釹溶液為研究對象，分析了RGB顏色空間和HIS顏色空間之間的轉(zhuǎn)換方法，確定了含有污污漬點的鐠/釹溶液圖像的顏色特征提取方法，明確了采用HSI顏色空間下的H、S、I三個顏色分量的一階矩去描述Pr/Nd混合溶液圖像顏色信息。FCM算法對采集到含有污漬點的Pr/Nd混合溶液圖像進行處理，得到目標溶液的灰度二值圖像。利用灰度二值圖像找到原彩色圖像中目標溶液區(qū)域的像素，并計算顏色空間特征值及組分含量值，以沒有污漬點的鐠/釹溶液圖像所檢測