Browsing by Author "Chiang, Hui-Yu"

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    開發機器視覺結合紅綠藍三原色追跡技術在分析化學上的應用
    (2024) 江慧玉; Chiang, Hui-Yu
    本研究開發 UV/Vis的輔助方法，以數位相機取代傳統光學偵測器，配合LabVIEW內建機器視覺功能，依據紅綠藍三原色顏色變化的軌跡，作為檢測反應程度的依據。實驗中使用藍染溶液作為反應範例，即時監測顏色變化，並且對反應過程中物質的相對含量變化進行分析。為了還原靛藍，使用連二亞硫酸（Na2S2O4）進行化學還原，以及採用酵母粉（釀酒酵母）進行生物發酵過程。實驗結果顯示：靛藍溶液在化學還原法中可以透過 R 與 G 像素的曲線變化直接瞭解反應進程；G像素曲線開始增加表示產物靛白的形成，R曲線的急遽增加則顯示靛白量已超過靛藍，且反應逐漸達到平衡。在化學還原法中，由於Na2S2O4及其氧化產物皆為無色，因此溶液顏色直接由反應物靛藍與產物靛白的含量來決定。在生物發酵條件下觀察到較複雜的RGB追跡圖，從RGB曲線可觀察到反應初始的發酵活化期，且當R與G像素達到最大值時，表明在發酵作用下靛藍還原產生的靛白濃度最高，而後曲線變為平緩即反應已達到平衡。RGB-tracking檢測法也應用在追跡靛藍還原溶液具有染布效力的時間點。從RGB即時追跡圖譜及染布塊的HSV數值可確定染色的優化時間。兩種靛藍還原法的染液都是在G像素開始增加時即具有染布效力，且隨著反應時間，染布塊的飽和度逐漸增加。化學還原法的染液可提供更高的色調 (H) 與飽和度 (S)，染色效能優於生物發酵法。本研究運用RGB色彩空間與CIE xyY色度圖解釋靛藍還原過程的顏色變化。追蹤的RGB曲線變化可反映出溶液組成成分的消長，CIE xyY色度圖則可更直觀表述溶液顏色的色相與飽和度的變化趨勢。由主成分分析統計可以發現：CIE xy色度數值對於靛藍反應的顏色變化較具指標性，且從各項主成分變異的特徵可對反應進行監控，或是進行實驗條件的優化與探討。這個RGB-tracking檢測法就像是微觀系統的放大鏡，例如常見的光敏電阻只能檢測光線的明亮度，而本研究開發的方法是以相機擷取溶液顏色，同步透過機器視覺程式，解讀即時的反應程度。靛藍還原反應不論是採用化學還原法，或是過程牽涉較多機制的生物發酵法，對於溶液顏色進行RGB三色的即時追跡，更能有效評估還原進行的程度，提高實驗的精確度。此方法具有即時且連續追跡的優點，且運用機器視覺編程具有彈性，可依需要進行客製化設計，未來將有可能取代UV/Vis光譜法，或做為UV/Vis光譜法的互補方式。