使用图像分析测量

《使用图像分析测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、applicationnote3D颗粒使用图像分析测量颗粒大小和形状究竟什么是颗粒大小和形状？本文对如何计算颗粒大小和形状进行了描述，并用图例说明如何使用图像分析来对这两者进行测暈。什么是颗粒大小？描述3D颗粒往往是-•项复杂的工作，没有想象的那么容易。为了实用或管理方便，将颗粒大小用一个数字表示可以带来很多方便。除菲颗粒是完美的球体，而现实世界中这种情况实属罕见,否则就需耍用多种方法來描述颗粒的大小。这是颗粒大小分析而临的基本挑战-如何只用一个数字來描述3维对象呢？图像分析捕获3D颗粒的二维图

2、像，然后根据2D图像计算各种大小和形状参数。其中计算的一种主耍直径是CE直径（等圆直径），等于与颗粒2D图像面积相同Z圆的直径。当然，不同形状的颗粒会对CE直径有影响，但垂要的是，可以使用一个数字来描述颗粒的大小，这个数字是客观和可以重复的。图1：计算CEH径当然，根据一个颗粒计算得出的值不可能成为“用于管理目的的普遍值”。它不可能貝备统计意义，因为单个数值取决于所选择的个别颗粒。必须从整体上对对代表样本的人量颗粒进行测量，并得岀统计参数。例如，更为合适的一个特征数值应为所有CE直径的均值。在

3、生成分布后，即可较容易地计算所冇统计参数，例如：均值、中值、众数.标准差.D10、D90百分位数等。许多实际的样品大都会形成“正态”或“高斯”分布。这样我们就可以使用统计方法來评佔置信度参数，并就要分析的最小颗粒数量提出建议，从而获得合理的统计显著性水平。什么是颗粒形状？它为什么那么重要？如果说描述3D颗粒大小是个复杂的过程.则量化形状就显得更为复杂！有关描述复杂形状的方式儿乎定无穷尽的，而为了做到这•一点，我们似乎偏离了将样木减少到一个可计量范围内的既定目标。那么，为什么要测量形状？只测量大

4、小有时并不足以体现样品Z间重要而细微的差别。一•些批次的样品可能会有所羞异，而在转变成等閲或等球直径时这种弟异可能会消失。例如，让我们看一下下面的3种形状。这3种形状均具有相同的面积,即等于4平方单位。当计算它们转化后的CE直径颗粒的3D图像被捕捉为2D图像，然后转化为与2D图像而积和同的圆。Z后，再将该圆的直径作为此颗粒的CE直径进等圆直径时,会出现相同结杲-直径等于2.257个单位。行报告（参见图1）°图像分析应用注释MRK664-01曰口口liu曰tionnote边长为2个单位的正方形边

5、长为3.039个单位的等边三角形直径为2.257个单位的圆注意，长椭圆形（图3右上方）的圆度与图3左下方紧致力尖锐的图形正好相同。因此，开发出各种形状参数作为“工具包”使用-不同的应用情形需耍使用不同的形状参数。例如，当出于QC目的对完美球状颗粒进行测量时,；2＜相同CE五径的三种完全不同的形状这正是仅测量大小的主要弊端-形状完全不同的样品可能表现出单一的共性,因为它们有相似的2D投影面积。颗粒形状往往对最终产品的性能参数（例如流动性、研磨效果、生物有效性等）产生较大的影响，因此需要引入一些表征

6、形状的方法。三种常用的形状因子-圆度.凸起度和延伸度一种形状的测量是量化与正圆的“接近程度”O为了衡量这一指标，我们使用如卜•定义的“圆度”参数：将此参数为作HS圖度会更准确（用于高灵墩度）。圆度值的范围为0-1。正圆的圆度值为1,而极“尖锐”或不规则对象的圆度值接近0。圆度对整体形状和表而粗糙度都比较敏感。研究以下形状-注懑整体形状和对称性及表面粗糙度如何对圆度产生影响。从人为判断來说，圆度是我们可以用來衡量“与正圆的偏差”的良好指标。但是请记住，单一的形状描述指标不可能完美地识別和表征所冇应

7、用情形和不同状的组合，认识这-点非常重要。可以将圆度作为识别球体偏寿的参数。但是，圆度不适于“尖锐”和椭圆颗粒同时存在的情形。另外两种常用的形状参数是凸起度和延伸度。凸起度凸起度用丁•衡量颗粒的表面粗糙度，通过凸起周长除以颗粒的实际周长來计算。测量“凸起周长”最简单的方式是设想将一根橡皮筋缠绕颗粒。凸起度的值也在范围内。当凸起周长正好与实际周长相同时，形状的凸起度为仁由于实际圆度=4nA/P2Circularity=1其中,A是颗粒面积,P是Circularity二0.47其周长。Circula

8、rity=0.52圆度等于与颗粒面积相同的圆周长除以实际颗粒图像的周长。圆度还冇其他定义，但是如上所述的定义在分子和分母中有_・个平方项，使参数更加敏感，以反映面积与周长关系屮故微小的变化。因此，我们Circularity=0.21Circularity=O47图3：圆度形状描述参数图例图像分析应用注释MRK664-01Convexity=1Convexity=0.70周长大于凸起周长，因此极“尖锐”或不规则对象的突起度接近丁・0。Convexity=0.73Convexity=1图4：凸起度形