顆粒圖像分析儀(Particle Image Analyzer, PIA)是一種利用數(shù)字影像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理方法，對物料固體顆粒的尺寸、形狀、顏色分布等進(jìn)行自動(dòng)的過程在線檢測的儀器。顆粒存在于各種工業(yè)過程中，如化工、冶金、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)，對其尺寸、形狀和表面特性的微觀檢測需要頻繁進(jìn)行。由于傳統(tǒng)手動(dòng)檢測單調(diào)、效率低且易出錯(cuò)，所以發(fā)展了PIA來代替此過程。
PIA的工作原理和解決方案將通過下面這些部分討論：
光學(xué)顯微鏡成像系統(tǒng)
顆粒在樣品池中被懸浮，并排列在成像區(qū)域內(nèi)。通常需要使用高清晰度、放大倍數(shù)高，擁有恰當(dāng)?shù)墓庠春蜑V光器的顯微鏡成像系統(tǒng)?？梢圆捎猛干涫交蚍瓷涫焦饴罚鶕?jù)不同的應(yīng)用選擇不同類型的配件。
粒子圖像獲取與處理
與光學(xué)顯微鏡成像系統(tǒng)相連，在其輸出端安裝相機(jī)。當(dāng)像素密度大到足夠精細(xì)時(shí)，相機(jī)內(nèi)部的A/D變換器將產(chǎn)生256個(gè)灰度級別和20位或多達(dá)24位分辨率的圖像。這種高分辨率為后面的圖像處理提供了良好的基礎(chǔ)。
根據(jù)顆粒池中圖像的大小、顆粒樣品的密度和速度，可以使用各種不同類型的PIA發(fā)生器和它們相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。每個(gè)PAC(顆粒成像區(qū))的圖像通過快門相機(jī)捕獲。然后通過服從大量預(yù)先設(shè)定規(guī)則的算法進(jìn)行自動(dòng)處理。在某些情況下，需要手動(dòng)更改相應(yīng)的算法因子和管理系統(tǒng)以及軟件安裝，以使其適應(yīng)特定工業(yè)需求和合理性。
圖像處理
由于相機(jī)輸出的圖像顯然不能直接用于顆粒檢測，所以必須利用計(jì)算機(jī)對獲取到的圖像進(jìn)行數(shù)字信號處理。首先，在圖像中確定單個(gè)顆粒的位置，確保后面的處理能夠按照每個(gè)顆粒行駛。這樣，Watershed、Gamma-correction、threshold等處理程序就可以使用。
另外，還可以采用一些特定方法來構(gòu)建顆粒的輪廓，并將此信息用作后續(xù)的判定標(biāo)準(zhǔn)。例如深度學(xué)習(xí)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等需要深入了解圖像處理知識。
計(jì)算機(jī)編程
計(jì)算機(jī)程序用于接收來自相機(jī)的原始數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字信號處理，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化內(nèi)容、所需報(bào)告等。通常，用戶必須定義他們特定應(yīng)用場景的共性因素(如寬度分布、長/寬比或紅外反射特性等)，以便根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法篩選顆粒和粒度群。
總之，PIA實(shí)現(xiàn)顆粒形狀信息字符串的測量，可以用于科學(xué)研究、生產(chǎn)等多種行業(yè)；數(shù)字圖像處理技術(shù)使PIA更加準(zhǔn)確可靠，提高了檢測效率和可靠性。
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