實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及成像領域，具體而言，涉及一種實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測方 法及系統。
【背景技術】
[0002] 顆粒的形狀、尺寸和粒度分布對顆粒的性質和作用有重要的影響。例如在制藥行 業中，顆粒的形態和尺寸可以影響到干燥粉末的密度、凝聚度和流動性等重要屬性，從而可 以對轉變藥物微粒為成品的能力有重大的影響。此外，晶體的形態和大小可以影響藥物的 溶解度，有可能影響成品的生物屬性(在極端的情況下引起藥物許可的獲得）。在另一示例 中，原油中存在以液滴形態均勻分散的水，去除這些水和水中溶解的鹽分是石油工業的一 道重要工序。不同的原油往往會選擇不同的破乳劑，因此需要觀測破乳劑對水滴產生的影 響，以對水滴大小變化進行統計從而評價破乳劑的效用，進而為下一道工序做準備。
[0003] 顆粒的形貌和尺寸的直接實時在線測量技術一直相當有限，其在很大程度上依賴 于儀器的測量方法。近些年開發的二維或三維在線測量系統僅能夠提供形貌信息，而無法 實時在線提供顆粒粒度的尺寸和分布，從而限制了在顆粒形成和處理系統中對顆粒形狀和 大小的監測、優化和控制。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測方法及系統，以解 決現有技術中的在線測量系統僅能夠提供形貌信息而無法實時在線提供懸浮顆粒的粒徑 分布的問題。
[0005] 本發明是這樣實現的：
[0006] 第一方面，本發明第一實施例提供了一種實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測方 法，包括:獲取存在懸浮顆粒的待測流體的多個圖像;從每一個所述圖像的圖像信息中提取 顆粒信息，并根據所提取的顆粒信息計算所述懸浮顆粒的粒徑分布；同時顯示所述圖像和 與所述圖像相對應的粒徑分布。
[0007] 進一步地，所述從每一個所述圖像的圖像信息中提取顆粒信息，包括:利用不同的 邊緣檢測參數對每一個所述圖像進行邊緣檢測并對檢測結果進行集合，獲得多個顆粒邊 緣;對每一個所述顆粒邊緣執行閉合和填充操作得到顆粒圖像;根據每一個所述顆粒圖像 計算該顆粒圖像對應的顆粒的投影面積，
^ _計算所述顆粒圖像對 應的顆粒的當量直徑d，其中A為所述投影面積;統計所計算出的顆粒的當量直徑的第一總 數目，并提取所計算出的顆粒的當量直徑和所述第一總數目作為顆粒信息。利用上述步驟 可以計算獲得所獲取的圖像中的顆粒的當量直徑。
[0008] 進一步地，在所述利用不同的邊緣檢測參數對每一個所述圖像進行邊緣檢測之 前，所述方法還包括:判斷每一個所述圖像是否為灰度圖，并在該圖像不是灰度圖時，將該 圖像轉換為灰度圖。將圖像轉換為灰度圖便于后續計算顆粒的當量直徑。
[0009] 進一步地，所述對每一個所述顆粒邊緣執行閉合和填充操作得到顆粒圖像，包括： 對每一個所述顆粒邊緣執行閉合和填充操作，并且僅保留填充面積大于預設閾值的顆粒圖 像作為得到的顆粒圖像。此操作可以濾除圖像中微小的噪點，以確保準確的計算結果。
[0010] 進一步地，所述根據所提取的顆粒信息計算所述懸浮顆粒的粒徑分布，包括:統計 所計算出的顆粒的當量直徑中處于每個直徑區間內的當量直徑的第二總數目，并計算所述 第二總數目占所述第一總數目的百分比，得到所述懸浮顆粒的粒徑分布，其中所述每個直 徑區間是通過對由所計算出的顆粒的當量直徑中的最小當量直徑與最大當量直徑形成的 直徑區間等間隔劃分形成的。由此可以獲知各種尺度的顆粒占總顆粒的百分比，進而有助 于下一步決策。
[0011] 進一步地，所述方法還包括:確定所計算出的顆粒的當量直徑中滿足預設條件的 當量直徑，所述預設條件為所計算出的顆粒的當量直徑中值小于或等于該當量直徑的所有 當量直徑的第三總數目占所述第一總數目的百分比等于預設閾值。以此方式可以明確獲知 流體中所存在懸浮顆粒的大體粒徑分布，例如可以獲知流體中所存在懸浮顆粒的平均粒 徑。
[0012] 進一步地，所述根據所提取的顆粒信息計算所述懸浮顆粒的粒徑分布，包括:根據 所提取的顆粒信息以及該圖像之前預設數目的圖像的顆粒信息計算所述懸浮顆粒的粒徑 分布。由于圖像采集速率一般較快，因此針對單張圖像進行顆粒粒度分布的統計往往會由 于顆粒過少或者突然出現某個大顆粒而導致數據不準確。當在對某一時刻獲取的圖像進行 分析時結合該圖像前面的數張圖像進行平均統計，可以降低誤差，從而提高分析結果的可 靠性和準確性。
[0013] 進一步地，所述多個圖像是利用探頭式過程成像儀獲取的，所述獲取存在懸浮顆 粒的待測流體的多個圖像，包括:通過控制對所述探頭式過程成像儀的光源施加與用于所 述探頭式過程成像儀所包括的相機的快門的第一脈沖激發信號同步的第二脈沖激發信號， 獲取存在懸浮顆粒的待測流體的圖像，其中所述第一脈沖激發信號的周期長度與根據所述 相機的圖像采集速率所確定的采集每張圖像所需的第一時間相等，所述第一脈沖激發信號 的每個周期與所述快門的開啟延遲時間、開啟時間和重新開啟所需時間之和相符。此措施 可以確保探頭式過程成像儀的快門和光源同步，以使所獲取的每張圖像均比較清晰。
[0014] 第二方面，本發明第二實施例提供了一種實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測系 統，包括彼此電連接的圖像采集單元、處理單元以及顯示單元，所述圖像采集單元用于獲取 存在懸浮顆粒的待測流體的多個圖像;所述處理單元用于從每一個所述圖像的圖像信息中 提取顆粒信息，并根據所提取的顆粒信息計算所述懸浮顆粒的粒徑分布;所述顯示單元用 于同時顯示所述圖像和與所述圖像相對應的粒徑分布。
[0015] 本發明實現的有益效果:在本發明實施例提供的實時測量顆粒粒徑分布的成像檢 測方法及系統中，獲取存在懸浮顆粒的待測流體的多個圖像，根據從每個圖像的圖像信息 中提取出的顆粒信息計算懸浮顆粒的粒徑分布，并同時顯示圖像和與該圖像相對應的粒徑 分布。由此可見，利用本發明實施例提供的實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測方法及系統 可以在獲取存在懸浮顆粒的待測流體的圖像的同時在線提供懸浮顆粒的粒徑分布。
[0016] 為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例， 并配合所附圖式，作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施 例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲 得其他的附圖。通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特征和優勢將更加清晰。在全部 附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點 在于示出本發明的主旨。
[0018] 圖1示出了本發明第一實施例提供的實時測量顆粒粒徑分布的成像檢測方法的示 意性流程圖；
[0019] 圖2示出了可以獲取存在懸浮顆粒的待測流體的圖像的一種示例性探頭式過程成 像儀；
[0020] 圖3示出了可以獲取存在懸浮顆粒的待測流體的圖像的另一種示例性探頭式過程 成像儀；
[0021] 圖4示出了圖2所示的探頭式過程成像儀所獲取的存在硅油液滴的二氯甲烷的圖 像；
[0022] 圖5示出了圖3所示的探頭式過程成像儀所獲取的存在硅油液滴的二氯甲