晶体三维晶面生长动力学的立体成像测定系统及方法

摘要

本发明公开了晶体三维晶面生长动力学的立体成像测定系统，包括晶体面生长反应器、两个以上的摄像机头、光源、光源与频闪控制器、计算机以及显示器，其中两个以上的摄像机头将获得的晶体样本的2D图像传输给计算机，计算机首先用分割技术对2D图像的背景进行删除，然后使用角-边缘-线检测技术，从2D图像中识别对应的角点和线条，再用已确定的角点和线条实现3D图像重建，由3D图像可获得晶体样本各个晶面的生长速率，最后根据溶液参数，通过时间将溶液参数与生长速率关联起来，得到的关联函数即为可用于结晶过程优化、控制及放大的晶体生长动力学模型。本发明的系统及方法，实现3D晶形的重建，且图像处理速度快。

主权项

晶体三维晶面生长动力学的立体成像测定方法，包含以下顺序的步骤：1)两个以上的摄像机头呈固定的立体角设置，摄像机参数设置相同并聚焦于同一样本区域，获得晶体样本的2D图像；2)通过分割技术对2D图像的背景进行删除：a、如图像格式为非灰度格式，将其转换成灰度格式；b、使用不同的边缘检测参数对晶体进行多重边缘检测，然后将它们集合；c、对获得的晶形边缘依次实施晶形闭合、晶形填充、晶形开启，从而产生清晰晶体边缘；d、对极其微小的颗粒将予以剔除；e、删除图像背景，只保留具有清晰晶体边缘的晶体；3)从2D图像中识别对应的角点和线条；4)用已确定的角点和线条实现3D图像重建：a、使用获得的对应线条，角点，和摄像机及摄像机之间的参数来进行三维重建；b、晶体形状的三维坐标使用立体三角剖分算法来获得；c、利用获得的三维坐标，显示晶体的三维图像，并计算各个晶面到晶体中心的距离；5)温度，浓度，pH在线测量：a、使用温度探头，FTIR浓度探头和pH探头，对温度，浓度，pH进行在线测量；b、由FTIR探头获得的图谱，和预先测定的同一物系的标定结果，利用最小二乘算法来获得浓度；6)构建3D晶体的生长动力学模型：a、使用在三维重建中获得的各个晶面到晶体中心的距离与其相对应的时间，获得各个距离与时间的关系；b、对各个距离用时间求导获得晶体各个晶面的生长速率：当各个距离与时间的关系有上下波动，先用函数关联各个距离与时间的关系，再将关联的函数对时间求导，从而获得光滑的晶面生长速率；c、结合获得的各个晶面的生长速率和溶液浓度，通过时间将它们关联成各个晶面生长速率与溶液浓度的关系；d、如果其他溶液参数也影响晶面生长速率，用多变量关联生成晶面生长速率与溶液浓度，pH的关系；e、由步骤c和d产生的关联函数就是用于结晶过程优化，控制及放大的晶体三维晶面生长动力学模型。