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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analyse von Partikeln in Fluid-Gemischen. Dabei werden Fluid-Gemische mittels optischer Verfahren ausgewertet, um die Anzahl der in Fluid-Gemischen mitgeführten Partikeln und/oder sonstige Parameter, z.B. die Größenverteilung der Partikel oder morphologische Eigenschaften der Partikel zu erfassen.
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Der Begriff Fluid-Gemische bezeichnet im Kontext dieser Anmeldung alle Arten von Flüssigkeiten und Gasen, die wenigstens eine Art Trägerfluid und darin mitgeführte Partikel aufweisen. Trägerfluid und Partikel unterscheiden sich in ihren optischen Eigenschaften, wobei auch unterschiedliche Arten von Partikeln enthalten sein können.
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Entsprechend fasst der Begriff Fluid im Kontext dieser Anmeldung alle Gase und Flüssigkeiten zusammen, sofern diese förderfähig sind und optisch wenigstens in Abschnitten des sichtbaren Spektrums oder des Infrarotspektrums oder UV-Spektrums teilweise transparent sind.
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Der Begriff Partikel fasst außerdem alle in solchen Fluiden mitführbaren, räumlich begrenzten Strukturen zusammen, soweit diese optisch von dem Trägerfluid unterscheidbar sind und im Trägerfluid räumlich begrenzt bleiben. Dies umfasst entsprechend z.B. anorganische Partikel, organische Partikel und Agglomerate aus solchen Partikeln, ebenso wie Gasblasen oder auch Fluid-Tropfen von anderer Art als das Trägerfluid selbst.
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Im Stand der Technik sind verschiedene optische Verfahren zur Analyse von Partikeln in Fluid-Gemischen bekannt. Unter anderem werden Messungen mit der Methode der Lichtblockade durchgeführt. Besonders relevant sind jedoch auch bildgebende Verfahren, wie z.B. Flow Imaging-Verfahren. Auf derartige und gleichartige bildgebende Verfahren bezieht sich diese Anmeldung.
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Bei solchen bildgebenden Verfahren werden Fluid-Gemische durch einen Messzonen-Erfassungsabschnitt gefördert. Ein solcher Messzonen-Erfassungsabschnitt ist ausgebildet, um darin geführte Fluid-Gemische mit Hilfe einer optischen Erfassungseinrichtung abzubilden. Er besteht beispielsweise aus einer transparenten Messkammer, durch die das Fluid-Gemisch hindurchläuft oder hindurchgepumpt wird. Eine optische Erfassungseinrichtung kann mehrere optische Komponenten, beispielsweise Beleuchtungsmittel, optische Abbildungsmitte und Strahlformungsmittel aufweisen. In jedem Fall Bestandteil der optischen Erfassungsvorrichtung ist eine digitale Kamera, welche wiederholt Bilder des im Messzonen-Erfassungsabschnitt befindlichen Fluid-Gemisches erfasst. Diese erfassten Bilder werden von der digitalen Kamera an eine Auswerteeinrichtung übertragen und mit Hilfe der Auswerteeinrichtung ausgewertet. Eine Auswerteeinrichtung kann beispielsweise ein Computersystem sein, auf dem eine entsprechende Auswertesoftware läuft. Die Auswertesoftware kann eine Mustererkennungs- und Bilderkennungssoftware umfassen, welche die Bilder daraufhin auswertet, in welchen Bildbereichen der erfassten Einzelbilder Partikel zu sehen sind und in welchen Bildbereichen partikelfreies Fluid abgebildet ist. Dazu wird ausgenutzt, dass die Partikel begrenzter Raumbereiche innerhalb des Aufnahmebereiches ausfüllen und anhand ihrer optisch unterschiedlichen Eigenschaften zum Fluid identifizierbar sind. Entsprechende Software, welche zu den erfassten Bildern erste Bildbereiche bestimmt, in welchen Partikel abgebildet sind und diese von zweiten Bildbereichen abgrenzt, in welchen partikelfreies Fluid abgebildet ist, sind in der Technik bekannt.
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Um eine optimale Erfassung der zu analysierenden Partikel sicherzustellen, sollte einerseits gewährleistet sein, dass sämtliche Partikel optisch erfasst werden und andererseits, dass im Rahmen der Erfassung und Auswertung verhindert wird, Partikel mehrfach zu zählen. Das letztgenannte Problem tritt immer dann auf, wenn identische Partikel auf mehreren Bildern abgebildet werden und nicht als identische Partikel identifiziert werden. In der Technik ist es bekannt, dass solche Doppelbilder durch entsprechende Wahl der Aufnahmefrequenz bewusst erzeugt werden, weil überlappende Abschnitte der Strömung bei aufeinanderfolgenden Bildern aufgenommen werden sollen. Es wird also bewusst in Kauf genommen, Partikel mehrfach aufzunehmen, um auszuschließen, dass Partikel unerkannt in Messzonen-Erfassungsabschnitt durchqueren. Im Anschluss an die Aufnahme können dann durch Benutzeranalysen derartige Doppelbilder von der Zählung ausgeschlossen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Analyse von Partikeln zur Verfügung zu stellen, welches eine Doppelzählung von Partikeln verhindert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Auswertung (in-situ oder nach einer Messfolge) von einer Vielzahl von Einzelbildern wiederholt eine Bilderfolge von aufeinanderfolgenden Bildern analysiert wird. Es werden also jeweils zwei oder mehr Bilder einer gemeinsamen Analyse unterzogen, wobei die Bilder als aufeinanderfolgende Einzelbilder aufgenommen wurden. Dies wird insbesondere mit solchen Bilderfolgen durchgeführt, bei denen im frühesten Bild der Bilderfolge wenigstens ein Bildbereich erkannt wurde, der einem Partikel zugeordnet wurde. Für Bilder in denen ausschließlich partikelfreies Fluid abgebildet ist kann eine weitere Auswertung der darauffolgenden Bilder unterbleiben.
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Wurde zu einem Bild durch die Auswertung ein Partikel erkannt, so wird erfindungsgemäß zu diesem ersten Bildbereich, welcher die Abbildung des Partikels enthält, anhand von vorgegebenen Parametern ein Ziel-Bildbereich in dem Gesamtbild abgegrenzt. Dies bedeutet, dass zu dem Bildbereich, zu dem im ersten Bild ein Partikel erkannt wurde, ein Bildbereich definiert wird, in welchem sich dieser Partikel mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in einem darauffolgenden Bild befinden wird. Da die Einzelbilder jeweils eine einheitliche Auflösung und Abmessung aufweisen, kann der Ziel-Bildbereich insbesondere durch einen Koordinaten-Bereich oder eine bestimmte Pixelgruppe definiert werden. Unter Bildbereich ist in diesem Zusammenhang also ein Pixelbereich eines Bildes zu verstehen, welcher von dem ersten Bild der Bilderfolge abgeleitet wird, in seinen abstrakten Abmessungen und seiner Definition jedoch wie eine Schablone über die nachfolgenden Bilder zu legen ist.
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Wenn für ein frühestes Bild einer Bilderfolge ein solcher Ziel-Bildbereich begrenzt wurde, wird zu wenigstens einem der nachfolgenden Bilder der Bilderfolge eine Analyse des Ziel-Bildbereiches durchgeführt. Im Rahmen dieser Analyse wird geprüft, ob sich in dem Ziel-Bildbereich ebenfalls ein erster Bildbereich befindet, also ob in der vom ersten Bild unabhängigen Analyse des nachfolgenden Bildes ein Partikel in dem Ziel-Bildbereich erkannt wurde. Dann, wenn sich in dem entsprechenden Ziel-Bildbereich des nachfolgenden Bildes ein solcher erster Bildbereich befindet, der eine Abbildung eines Partikel enthält, wird dieses nachfolgende Bild als potentielles Doppelbild zu dem zeitlich vorgelagerten Bild der Bilderfolge kategorisiert.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass anhand von Parametern, die bei Messeintritt oder im Rahmen einer Kalibriermessung auffindbar sind, eine Wahrscheinlichkeit für die Transportgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung der Partikel in dem Träger-Fluid eingrenzbar ist. Insbesondere die Strömungsgeschwindigkeit, die erwartete Partikelgrößenverteilung und die Strömungscharakteristik in den Messzonen sind dabei bestimmende Faktoren. Da die Bilderfolge jedoch auch nachträglich ausgewertet werden kann, können die vorgegebenen Parameter durchaus auch nachträglich justiert werden, um jeweils Doppelbilderkennungen durchzuführen, die zu ihren jeweiligen Parametersätzen abgelegt werden können. Unter einer Kategorisierung als Doppelbild ist in diesem Zusammenhang jede technische Maßnahme zu verstehen die ein Bild markiert, z.B. die Verknüpfung eines Tags mit dem Bild, die Aufnahme in eine Referenzliste anhand der Aufnahmezeit oder -nummer oder eines Dateinamens oder auch eine Markierung in grafischer Weise auf dem Bild selbst. Eine solche Kategorisierung erlaubt es später, für einen Benutzer die Ergebnisse in beliebiger Weise aufzubereiten, beispielsweise in einer Darstellung, in welcher Bilder und potenzielle Doppelbilder jeweils in Gruppen oder Stapeln dargestellt werden.
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Eine solche Aufbereitung erleichtert die Bestätigung oder Korrektur einer solchen Doppelbilderkennung erheblich und leistet eine deutliche Steigerung der Erkennungsqualität.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Ziel-Bildbereich ausgehend von dem ersten Bildbereich des frühesten Bildes der Bilderfolge derart definiert, dass er sich von dem ersten Bildbereich in Strömungsrichtung stromabwärts erstreckt.
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Diese Bestimmung des Ziel-Bildbereiches sorgt bereits dafür, dass Fehlerkennungen stark vermindert werden, da solche eine Erkennung von Doppelbildern nur dann erfolgt, wenn sich ein Partikel in Strömungsrichtung stromabwärts bewegt. Damit werden insbesondere Erkennungsfehler durch nachfolgende menschliche Analyse ausgeschlossen, die in einer Verwechslung der Reihenfolge der Bilder begründet sein könnte. Der Ziel-Bildbereich kann dabei der gesamte, in Strömungsrichtung angrenzende Bildbereich sein, es kann sich jedoch auch um einen von dem ersten Bildbereich, also dem erkannten Partikel ausgehenden rechteckigen oder trichterförmigen Bereich handeln. Durch eine solche geometrische Abgrenzung können die Fehlerkennungen weiter minimiert werden, da Partikel sich üblicherweise nicht ausschließlich quer zur Strömung bewegen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine der vorgegebenen Parameter zur Bestimmung des Ziel-Bildbereiches in Abhängigkeit von der Fördergeschwindigkeit oder Durchflussgeschwindigkeit des Fluid-Gemisches durch den Messzonen-Erfassungsabschnitt vorgegeben.
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Die Strömungsgeschwindigkeit ist ein erheblicher Einflussfaktor da sie bestimmt, welche Strecke in den Bildern zwischen zwei Aufnahmen zurückgelegt wird. Andererseits ist die Strömungsgeschwindigkeit regelmäßig ein Mittelwert, da auch bei einer laminaren Strömung die Geschwindigkeiten im Messzonen-Erfassungsabschnitt unterschiedlich verteilt sind. Eine automatisierte Kopplung der Auswertung zur Erkennung von Doppelbildern an die eingestellte Strömungsgeschwindigkeit erlaubt es, besonders präzise Doppelbilderkennungen durchzuführen. Dabei kann die Strömungsgeschwindigkeit auch in anfänglichen Kalibriermessungen bestimmt werden, bei denen mit besonders hoher Frequenz die Förderung einzelner Partikel durch den Messzonen-Erfassungsabschnitt überwacht wird und aus der Bewegung der Partikel zwischen zwei Aufnahmen die zugehörige Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird.
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Entsprechend ist ein vorgegebener Parameter für die Ermittlung des Ziel-Bildbereiches bevorzugt auch abhängig von dem zeitlichen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern der digitalen Kamera. Je hochfrequenter Bilder aufgenommen werden, desto größer ist der Anteil an Überlappungsbereichen der aufgezeichneten Bilder bei zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen. Entsprechend wird in die Parameter für die Definition des Ziel-Bildbereiches auch die aktuelle Aufnahmefrequenz der Bilder eingehen, um den Ziel-Bildbereich besonders präzise zu definieren.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Strömungsschichten einer laminaren Strömung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch den Messzonen-Erfassungsabschnitt gefördert werden. Eine laminare Strömung weist in ihrem Mittenbereich die größten Strömungsgeschwindigkeiten auf, während an den seitlichen Begrenzungen zu den Führungswänden (z.B. Wänden einer Glaskapillare) die Strömungsgeschwindigkeiten abnehmen. Entsprechend kann vorgesehen werden, dass in Abhängigkeit von der Lage des Partikels im Bild der Ziel-Bildbereich unterschiedlich definiert wird, abhängig von der erwarteten Strömungsgeschwindigkeit. Für einen Partikel, der nahe des Randes geführt wird, kann der Ziel-Bildbereich dann mit einer geringeren Ausdehnung definiert werden als Partikel, welcher sich eher in der Mitte einer Strömung befindet. Eine solche Auswertung und Definition des Ziel-Bildbereiches ist hinsichtlich einer Vorfilterung für nachfolgende Verifizierung durch erfahrenes Bedienpersonal besonders hilfreich, da sie gegen die intuitive Annahme schützt, dass die Partikel im gesamten Bildbereich den Bildbereich mit gleichartiger Geschwindigkeit durchqueren.
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Der Ableitung eines Ziel-Bildbereiches in Abhängigkeit von der Zuordnung zu einer Strömungsschicht einer laminaren Strömung kann dabei gemäß den herkömmlichen Modellen einer laminaren Strömung entsprechen, insbesondere den Werten für eine theoretische Geschwindigkeitsverteilung über den Gesamtquerschnitt der Förderung. Dabei wird im Modell zu berücksichtigen sein, dass jede zweidimensionale Aufnahme kaum Informationen über die in Sichtrichtung vorliegende Position des Partikels enthält. Ein in der Mitte des Einzelbildes befindlicher Partikel kann sich bei Aufnahme einer Strömung mit kreisförmigem Strömungsquerschnitt nämlich in der Mitte der Strömung oder auch in einem der Kamera fernliegenden oder zugewandten Randbereich befinden. Diese Probleme des Verlustes einer Tiefeninformationen können jedoch durch eine entsprechende Wahl einer Strömungsführung, z.B. mit rechteckigem Querschnitt oder mit ellipsenförmigem Querschnitt beeinflusst werden.
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Während es möglich ist, einen Ziel-Bildbereich lediglich durch Festlegung einer Ausdehnung in Richtung der Strömung zu definieren, kann vorzugsweise auch eine Begrenzung des Ziel-Bildbereiches quer zur Strömungsrichtung erfolgen. Entsprechend wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Bewegungskorridor aus der Lage des Partikels im ersten Bild der Bilderfolge abgeleitet, in dem sich der Partikel in nachfolgenden Bildern befinden sollte, sofern es sich um denselben Partikel handelt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Strömung eine laminare Strömung ist, so dass eine signifikante Abweichung der Partikelbahn quer zur Strömungsrichtung nicht zu erwarten ist. Ein Partikel welcher in nachfolgenden Bildern nicht innerhalb dieses Korridors liegt, wird dann die Erkennung als Doppelbild nicht auslösen. Eine solche Ableitung des Ziel-Bildbereiches bringt entsprechend noch eine weitere und feinere Abstimmungskomponenten in die Auswertung, so dass die Fehlerkennung auf Doppelbilder weiter reduziert wird.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Einmessungsphase kombiniert wird, in welcher durch die Analyse von aufeinanderfolgenden Bildern die Fördergeschwindigkeit des Fluid-Gemisches bestimmt wird und daraus ein Parameter für die Bestimmung des Ziel-Bildbereiches abgeleitet wird. Wie voranstehend bereits erläutert ist es durch eine Bildauswertung von Bildfolgen mit geeigneter gesteigerte Aufnahmefrequenz möglich, einzelne Partikel bei ihrer Bewegung durch den Bildbereich zu überwachen und daraus die Strömungsgeschwindigkeit abzuleiten, da die geometrischen Ausdehnungen des Messzonen-Erfassungsabschnittes und des davon aufgenommenen Bildbereiches bekannt sind. Eine solche Einmessung kann automatisiert erfolgen oder durch einen Benutzer ausgelöst werden, um einen anfänglichen Parametersatz für die Doppelbilderkennung abzuleiten.
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Es wurde bereits erwähnt, dass Kategorisierungen der Doppelbilder auf verschiedenste Art vorgenommen werden können, so dass nachträglich festgestellt werden kann, ob in dem Verfahren ein Bild als Doppelbild erkannt wurde. In einer besonders bevorzugten Gestaltung der Erfindung werden im laufenden Verfahren oder im Anschluss an das Verfahren Bildgruppen gebildet, welche Bilder und darauffolgende Doppelbilder zusammenfassen. Derartige Bildgruppen können in einem entsprechenden Darstellungsprogramm gruppiert angezeigt werden oder es kann bei der Darstellung zunächst nur signalisiert werden, dass zu einem Bild weitere, als Doppelbilder erkannte Bilder existieren, so dass ein Benutzer diese bedarfsweise einblenden und ausblenden kann. Dem Benutzer werden auf diese Weise in besonders übersichtlicher Gestaltung Bildgruppen dargeboten, so dass er bequem die Erkennung der Doppelbilder verifizieren kann. Insbesondere ist es auch möglich, anhand der Bilderkennung und menschlichen Nachauswertung die Parameter für die Definition des Ziel-Bildbereiches nachträglich zu justieren und eine erneute Auswertung sämtlicher Rohbilder aus dem Erfassungsvorgang vorzunehmen. Durch eine solche nachträglich Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gewährleistet, dass jederzeit eine konsistente Bewertung vorliegt, die durch allein menschliche Auswertung nicht immer gewährleistet ist.
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Es ist jedoch auch möglich, dass das erfindungsgemäße Verfahren bereits während der Verfahrensdurchführung mit Messvorgänge abläuft und die entsprechenden Bildgruppen kontinuierlich und in-situ gebildet werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 2 zeigt schematisch ein Einzelbild mit erfassten Partikeln;
- 3a zeigt schematisch den Erfassungsbereich der Digitalkamera in der Messzone;
- 3b zeigt schematisch überlappungsfrei angeordneter Erfassungsbereiche;
- 3c zeigt schematisch die Aufnahme überlappender Erfassungsbereiche unter Entstehung von Doppelbildern;
- 4a, 4b und 4c zeigen beispielhaft Bildpaare und zugehörige Ziel-Bildbereiche zur Erkennung von Doppelbildern;
- 5a, 5b und 5c zeigen schematisch drei Gruppen von Bildern mit zugehörigen Ziel-Bildbereichen zur Erkennung von Doppelbildern;
- 6a und 6b zeigen schematisch die Definition von Ziel-Bildbereichen in einer laminaren Strömung.
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In 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Zuführungseinrichtung 1 auf. Die Zuführungseinrichtung enthält ein Reservoir des zu analysierenden Fluid-Gemisches und eine Fördereinrichtung, welche das Fluid-Gemisch mit einem vorgegebenen Druck und damit einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch die Zuführung 5 in dem Einlauf 6 einer Messzone liefert. Ein in Strömungsrichtung begrenzter Bereich der Strömung ist ein Messzonen-Erfassungsabschnitt 7, also derjenige Abschnitt, der optisch untersucht wird während stromauf und stromab liegende Abschnitte nicht optisch erfasst werden. In dieser Darstellung ist vorgesehen, dass eine Beleuchtungseinrichtung 10 mit einer Linsenoptik 11 den Messzonen-Erfassungsabschnitt 7 durchleuchtet. Eine Abbildungsoptik 12 fokussiert das Bild auf die digitale Kamera 13. Die Abbildungsoptik 12 kann durchaus mit der Kamera 13 integriert sein. Während in dieser Darstellung eine Durchlichtanordnung gezeigt ist, ist die Anwendung der Erfindung in eine Auflicht-Anordnung grundsätzlich ebenfalls möglich. Das durch den Messzonen-Erfassungsabschnitt 7 geführte Fluid wird am Auslass 8 ausgeleitet und verworfen.
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Mit der Digitalkamera 13 ist eine Auswerteeinrichtung 14 in Gestalt eines Computersystems gekoppelt, auf dem eine Auswertesoftware läuft. Von der Kamera 13 werden wiederholt Einzelbilder an das Computersystem 14 geliefert. Die Auswerteeinrichtung 14 ist in dieser beispielhaften Darstellung des Systems außerdem mit der Zuführungseinrichtung 1 gekoppelt, um dort Informationen über den Förderdruck oder die Fördergeschwindigkeit des Fluids durch den Messzonen-Erfassungsabschnitt zu erhalten oder die Fördergeschwindigkeit und den Förderdruck einzustellen.
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In solchen Vorrichtungen ist die Lichtquelle 10 üblicherweise auf einen besonders hohen Kontrast zwischen Partikeln und Fluid abgestimmt, außerdem können grundsätzlich auch noch optische Filter in dem Weg zwischen der Kamera 13 und die Lichtquelle 10 eingebracht sein.
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2 zeigt schematisch ein Einzelbild, welches durch die digitale Kamera 13 vom Messzonen-Erfassungsabschnitt aufgenommen wird. Bei Fluid-Gemischen mit geringer Konzentration an Partikeln macht es sich statistisch stärker bemerkbar, wenn einzelne Partikel nicht- oder fehlgezählt werden. Andererseits gelangen nur sporadisch Partikel in den Erfassungsbereich der Kamera. Viele Einzelbilder werden entsprechend keine Partikel enthalten. In dieser beispielhaften Aufnahme sind jedoch zwei Partikel 20 dargestellt. Zu diesen beiden Partikeln unterschiedlicher Größe sind jeweils Einhüllende 21 bestimmt, wie dies entsprechende Erkennungssoftware in gängigen Systemen bereits leistet. Solche Einhüllende dienen dazu, den Bildbereich zu definieren, in dem ein Partikel in einem Einzelbild erkannt wurde. Eine Einhüllende, z.B. in Gestalt einer geometrischen Form eines Vierecks oder Polygons, kann in einfacher weise als abstrakte Datenfolge gespeichert und verarbeitet werden.
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Die 3a bis 3c verdeutlichen den Ansatz der gezielten Aufnahme von Doppelbildern zur Sicherstellung der vollständigen Erfassung von im Fluidgemisch mitgeführten Partikeln. In 3a ist schematisch ein Abschnitt der Messzone gezeigt, mit dem Messzonen-Erfassungsabschnitt 7. Dieser Messzonen-Erfassungsabschnitt kennzeichnet den Teil der Strömung, der in einem bestimmten Moment im Sichtbereich der Digitalkamera liegt. Bereiche oberhalb (stromauf) oder unterhalb (stromab) des Messzonen-Erfassungsabschnitts werden nicht erfasst. Wird die Aufnahmefrequenz der digitalen Kamera exakt auf die Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt, kann erreicht werden, dass die Grenzen des Messzonen-Erfassungsabschnitts exakt mit den Grenzen des zwischen den Aufnahmen geförderten Volumens übereinstimmen. Eine solche Darstellung ist 3b schematisch gezeigt. Dort sind Strömungsabschnitte 20 gleicher Länge überlappungsfrei aneinander angrenzend gezeigt. Theoretisch wäre es möglich, eine solche Aufnahmefolge auszuwerten, ohne einzelne Partikel zu übersehen. In der Realität ist eine Strömung jedoch einerseits nicht über den gesamten Querschnitt gleich schnell, sondern weist ein Strömungsprofil auf, außerdem ist die exakte Abstimmung bei derart dynamischen Vorgängen kaum zu realisieren, insbesondere da auch in Abhängigkeit von Partikelart und -form unterschiedliche Fördergeschwindigkeiten realisiert werden und es auch zeitliche Fluktuationen der Strömungsgeschwindigkeit in geringem Maße geben kann.
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Daher wird in der Praxis ein in 3c gezeigtes Konzept angewandt, welches die Aufnahmefrequenz derart erhöht, dass überlappende Bildbereiche von verschiedenen Strömungsabschnitten aufgenommen werden. Weiterhin ist hier der Messzonen-Erfassungsabschnitt durch die Ziffer 7 gekennzeichnet. Die weiteren Strömungsabschnitte, die zeitlich vor oder nach dem Abschnitt 7 aufgenommen wurden oder werden, sind durch die Bezugszeichen 21a bis 21f dargestellt. Es ist ersichtlich, dass jeweils aufeinanderfolgende Aufnahmen, beispielsweise die Aufnahmen 21a und 21b oder die Aufnahmen 21c, der Messzonen-Erfassungsabschnitt 7 sowie Abschnitt 21d zueinander überlappende Bildbereiche aufweisen. Die in diesen Bildbereichen befindlichen Partikel werden entsprechend mehrfach aufgenommen, wobei man dann von Doppelbildern spricht. Es ist bei der Partikelanalyse jedoch der Wunsch, insbesondere bei Fluid-Gemischen mit geringen Partikelkonzentrationen eine Doppelzählung von Partikeln zu vermeiden.
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Die 4a, 4b und 4c zeigen schematisch die Anwendung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es sind dabei Gruppen jeweils aufeinanderfolgende Bilder gezeigt, also Bildfolgen mit jeweils zwei Bildern. In 4a wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst ein Bild 40a analysiert, in dem ein Partikel 41a identifiziert wird. Erfindungsgemäß wird ausgehend von dem Bildbereich des Partikels 41a ein Ziel-Bildbereich 42, der sich von der Lage des Partikels in Bild 40a stromabwärts erstreckt. Bei der Bemessung des Ziel-Bildbereiches 42 wird die Fördergeschwindigkeit oder der Förderdruck des Fluid-Gemisches durch die Kapillare berücksichtigt. Es wird in dieser einfachen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend angenommen, dass ein Partikel 41a bis zum Zeitpunkt des nächsten Bildes jedenfalls nicht weitergefördert werden kann, als die Erstreckung des Ziel-Bildbereiches 42. Wie das Bild 40b zeigt, welches mit einer vorgegebenen Verzögerung zu Bild 40a aufgenommen wurde, ist nun ein Partikel 43 erkannt. Dieser Partikel 43 liegt jedoch nicht in dem definierten Ziel-Bildbereich 42. Entsprechend wird in dem Beispiel der 4a bei den Bildern 40a und 40b keine Kategorisierung als Doppelbild vorgenommen.
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4b zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, wobei der Ziel-Bildbereich nicht nur durch eine in Strömungsrichtung begrenzte Zielzone 42 definiert wird, sondern auch durch einen Korridor im Bildbereich mit den Begrenzungen 44a und 44b. Das Bild 45a stellt das früheste Bild der Bildfolge dar, während das Bild 45b mit einem definierten zeitlichen Abstand zu Bild 45a aufgenommen wurde. Ein in Bild 45a erfasster Partikel 46 führt zu der Bestimmung eines Ziel-Bildbereiches 44c, wie er in Bild 45b gezeigt ist, nämlich begrenzt durch die seitlichen Korridorbegrenzungen 44a und 44b sowie die in Strömungsrichtung gelegene Begrenzung 42. Der in Bild 45b erfasste Partikel 47 befindet sich zwar in Strömungsrichtung im Ziel-Bildbereich, jedoch außerhalb der seitlichen Begrenzungen 44a und 44b. Es wird auch in diesem Beispiel kein Doppelbild erkannt und entsprechend keine Kategorisierung vorgenommen.
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In 4c ist eine dem Beispiel aus 4b entsprechende Gestaltung vorgenommen, wobei eine Bildfolge mit den Bildern 50a und 50b betrachtet wird. Wiederum sind auf Basis des in Bild 50a erfassten Partikels 51 der in Strömungsrichtung gelegene Ziel-Bildbereich 42 begrenzt, ebenso wie die seitlichen Begrenzungen 52a und 52b. In Bild 50b liegt jedoch eine Erfassung eines Partikels im Ziel-Bildbereich vor, welcher aus dem Bild 50a abgeleitet wurde. Entsprechend wird hier das Bild 50b als potenzielles Doppelbild kategorisiert und mit dem Bild 50a zu einer Bildgruppe zusammengefasst.
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Die 5a, 5b und 5c stellen schematisch die Auswertung von Bildgruppen von jeweils drei aufeinanderfolgenden Bildern als jeweilige Bildfolge dar.
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Die Bilder 60a, 70a und 80a stellen jeweils die ersten Bilder der jeweiligen Bildfolge dar. In diesen Darstellungen ist beispielhaft eine komplexere Gestaltung der Ziel-Bildzone auf Basis der ersten Bilder gezeigt, nämlich mit einer in Strömungsrichtung erweiternden, trichterförmigen Zielzone. Die Zielzone wird jeweils begrenzt durch die Geraden 61a, 61b. Während die Bildfolge 60a, 60b und 60c den Fall zeigt, dass keine Doppelbilderkennung erfolgt, weil ein Partikel sich schneller durch das Bild bewegt, als durch die Ziel-Bildzone definiert, ist in der Bildfolge 70a, 70b und 70c der Fall gezeigt, dass ein Partikel sich zwar nicht schneller bewegt, sich jedoch seitlich außerhalb des definierten Ziel-Bildabschnitts befindet.
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In der Bildfolge 80a, 80b und 80c jedoch ist ein Partikel in allen drei Bildern innerhalb des Ziel-Bildbereichs enthalten, so dass hier eine Folge von einem Ursprungsbild 80a mit zwei Doppelbildern 80b, 80c identifiziert wird und die entsprechenden Doppelbilder kategorisiert werden.
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Die 6a und 6b zeigen schematisch eine vom Strömungsprofil abhängige Gestaltung des Ziel-Bildbereichs. Das von der digitalen Kamera aufgenommene Bild 100 zeigt in der abstrahierten Darstellung der 6a ein Strömungsprofil 101. Je nach Position des Partikels quer zur Strömung wird eine unterschiedliche Transportgeschwindigkeit in Strömungsrichtung 102 erwartet, je nach Lage quer zur Strömungsrichtung. Dies ist durch die vertikalen Striche von einer gemeinsamen Ausgangslinie dargestellt. Dieses Modell wird erfindungsgemäß in einer Fortbildung der Erfindung verwertet, um in Abhängigkeit von der Lage des Partikels in einer Richtung quer zur Strömung den Ziel-Bildbereich zu definieren. Entsprechendes ist in 6b gezeigt. Die 6b nimmt beispielhaft die Abmessungen des laminaren Strömungsprofils 101 und bildet daraus Erwartungsbereiche 103a bis 103f, innerhalb derer sich Partikel zwischen zwei Aufnahmen weiterbewegen. Die tatsächliche Ausdehnung der jeweiligen Ziel-Bildbereiche ist dabei abhängig von der Bildfrequenz sowie auch der Fördergeschwindigkeit durch den Messzonen-Erfassungsabschnitt. Es ist jedoch erkennbar, dass je nach Lage der Partikel unterschiedliche Ausdehnungen der Ziel-Erfassungsbereiche generiert werden.
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Liegt beispielsweise ein Partikel 105a in einer ersten Aufnahme auf der Grundlinie, so wird in Abhängigkeit von seiner Position quer zur Strömungsrichtung 102 der Ziel-Bildbereich 103b definiert. Wird in einer darauffolgenden Aufnahme ein Partikel bei Position 105b erfasst, wird kein Doppelbild erkannt, da an dieser Stelle bei dem Strömungsprofil der entsprechende Ziel-Bildbereich die Position 105c nicht umschließt. Befindet sich jedoch ein Partikel 106a in der Mitte der laminaren Strömung, so resultiert daraus ein größerer Zielbildbereich 103d. Ein Partikel bei einer nachfolgenden Aufnahme, welche an der Position 106b liegt, liegt in Ziel-Bildbereich 103d. Obwohl also der Partikel 106b genauso weit transportiert wurde, wie ein Partikel 105b, wird bei dem Bild mit dem Partikel an der Position 106b ein Doppelbild erkannt, bei dem Bild mit dem Partikel an der Stelle 105b jedoch nicht. Auf diese Weise kann eine weitere Verfeinerung der Doppelbilderkennung durchgeführt werden.
