一种基于显微图像的工业用精对苯二甲酸粒径分布估计方法

摘要

本发明公开了一种新的基于显微图像的工业用精对苯二甲酸粒径分布估计方法。该方法包括以下几个主要步骤：1)对图像放大倍数的标定；2)通过显微镜和CCD相机获得工业用精对苯二甲酸图像；3)提取单幅图像中工业用精对苯二甲酸颗粒的数目、面积和最大粒径；4)利用工业用精对苯二甲酸颗粒的面积获得其当量直径和体积；5)对多幅图像进行操作获得粒径分布和体积分布；6)对粒径分布和体积分布结果进行拟合得到真实的粒径分布和体积分布。本发明提出了一套应用于工业用精对苯二甲酸行业中粒径分布测量和控制的低成本、高测量精度系统。该方法具有应用领域广泛，取样量少，可重复性高，数据结果丰富等优点。

主权项

1.一种基于工业用精对苯二甲酸显微图像的新的粒径分布估计方法，其特征在于包括如下步骤：1)将体视显微镜成像系统总放大倍数设置为100倍，其中CCD相机的放大倍数为25倍，物镜镜头的放大倍数为2倍，调节升降调焦旋钮放大倍数为2倍；2)将测微尺置于载物台上，调节升降调焦旋钮，直到观察到完全清晰的测微尺图像，利用计算机获取测微尺图像中每一像素所代表的真实长度；3)将工业用精对苯二甲酸粉末放入样品皿中，置于振动装置中处理1-2分钟后转移至载物台的黑色背光板上；4)调节升降调焦旋钮直到完全清晰地观察到工业用精对苯二甲酸颗粒，保存图像至计算机；5)将工业用精对苯二甲酸图像转换为灰度图像，进行二值化处理和滤波处理，提取图像中工业用精对苯二甲酸颗粒的数目、真实面积和最大粒径；6)将工业用精对苯二甲酸颗粒的真实面积S_actual(i)，i＝1，2，...，n，转换为各工业用精对苯二甲酸颗粒的当量直径和体积，计算公式如下：$S_{\mathrm{actual}}\left(i\right)=\frac{\pi }{4}{D_{\mathrm{actual}}}^2\left(i\right)\Rightarrow D_{\mathrm{actual}}\left(i\right)=\sqrt{\frac{4}{\pi }\times S_{\mathrm{actual}}\left(i\right)}$$V_{\mathrm{actual}}\left(i\right)=\frac{\pi }{6}{D_{\mathrm{actual}}}^3\left(i\right),$i＝1，2，...，n其中D_actual(i)和V_actual(i)分别为第i个工业用精对苯二甲酸颗粒的当量直径和体积；7)重复步骤3)至步骤6)，得到多幅工业用精对苯二甲酸图像的当量直径和体积；8)利用工业用精对苯二甲酸的当量直径获得工业用精对苯二甲酸的粒径分布和体积分布；9)利用标准正态分布、偏态分布和对数正态分布对工业用精对苯二甲酸粒径分布和体积分布结果进行拟合，分别选取误差平方和最小的分布作为工业用精对苯二甲酸的真实粒径分布和真实体积分布；所述步骤2)：(1)将测微尺放在白色背光板上，调节升降调焦旋钮，找到刻度线外的圆之后，寻找刻度线并将刻度线移至视野中央；调节升降调焦旋钮直到能完全清晰地观察到各刻度线，保存图像至计算机；(2)将获得的图像转换为灰度图像，选择参考灰度阈值为50，对灰度图像进行二值化处理，其中灰度值大于该阈值的为背景区域，否则为目标区域；(3)利用Matlab的ordfilt2函数对图像进行滤波处理，参数选择为6行1列的矩阵；(4)对滤波后的二值图像进行行扫描和列扫描，找出各目标区域，其中刻度线的标号为K1，K2，...，Kn，各区域代表边界点的坐标值保存在相应的矩阵中，K1号和Kn号刻度线的中心坐标通过以下公式得到：$\overline{X\left(p\right)}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}X\_\mathrm{coordinate}(p,i),$$\overline{Y\left(p\right)}=\frac{1}{m}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}Y\_\mathrm{coordinate}(p,i),$p＝K1，…Kn其中是p号刻度线的中心坐标，m是各区域的代表边界点的坐标对数目，X_coordinate为刻度线的横坐标，Y_coordinate为刻度线的纵坐标；(5)K1号刻度线和Kn号刻度线坐标中心之间的像素数通过以下公式得到：$\mathrm{Pixels}=\sqrt{{(\overline{X\left(K1\right)}-\overline{X\left(\mathrm{Kn}\right)})}^2+{(\overline{Y\left(K1\right)}-\overline{Y\left(\mathrm{Kn}\right)})}^2},$每一像素代表的真实长度通过以下公式得到：$1\mathrm{pixel}=\frac{1}{\mathrm{Pixels}}\mathrm{mm}=\frac{1000}{\mathrm{Pixels}}\mathrm{\mu m};$所述步骤5)：(1)将工业用精对苯二甲酸显微图像转换为灰度图像，选择灰度值阈值为50，将灰度图像转换为相应的二值图像，其中灰度值大于该阈值的为目标区域，否则为背景区域；(2)从二值图像矩阵的第1行、第1列开始每Res行、Res列进行扫描，找出各工业用精对苯二甲酸颗粒的边界点坐标和像素面积S_pixel(i)，并分别保存；(3)各工业用精对苯二甲酸颗粒的真实面积S_actual(i)通过以下公式得到：i＝1，2，...，n，其中，S_actual(i)是第i个工业用精对苯二甲酸颗粒的真实面积，单位为μm²。