JP2730435B2 - Measurement method of circular particles - Google Patents

Measurement method of circular particles

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JP2730435B2
JP2730435B2 JP4336247A JP33624792A JP2730435B2 JP 2730435 B2 JP2730435 B2 JP 2730435B2 JP 4336247 A JP4336247 A JP 4336247A JP 33624792 A JP33624792 A JP 33624792A JP 2730435 B2 JP2730435 B2 JP 2730435B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、円形粒子の直径測定方
法に関する。
The present invention relates to a method for measuring the diameter of a circular particle.

【0002】[0002]

【従来の技術】ほぼ球形や断面が円形の固体、液体、気
体の粒子を2次元画面に投影して画像とし、その各粒子
の直径を測定して粒度分布を知る場合、画像内の各粒子
の直径を測定する必要がある。実際の粒子の像は真円で
ないので、目的に応じて画像より面積や周長を求めて演
算により円として直径を求めたもの、あるいは粒子の最
大走査長を粒径とすることが行われていた。しかし、画
像上の各粒子がそれぞれ独立に存在する場合や、互いに
接触している程度であれば各粒子の粒径の測定は容易に
行える。しかし互いに重なりあった状態すなわち、凝集
(coagulate )粒子あるいは集合(aggregate )粒子と
いわれている撮影像の場合、各粒子の粒径を測定するこ
とは困難である。
2. Description of the Related Art Particles of solid, liquid, or gas having a substantially spherical or circular cross section are projected on a two-dimensional screen to form an image, and the diameter of each particle is measured to obtain the particle size distribution. It is necessary to measure the diameter of Since the actual image of the particles is not a perfect circle, the area or the perimeter is determined from the image and the diameter is calculated as a circle according to the purpose, or the maximum scanning length of the particles is used as the particle size according to the purpose. Was. However, when the particles on the image exist independently of each other, or when they are in contact with each other, the particle size of each particle can be easily measured. However, it is difficult to measure the size of each particle in a state where the particles overlap each other, that is, in the case of a photographed image that is referred to as a coagulate particle or an aggregate particle.

【0003】図6は円形粒子の集合の撮像画面を示す。
a部は2つの粒子が重なっている状態、b部は4つの粒
子が重なっている状態、c部は重なりは少ないが多くの
粒子が接触している状態を示す。
FIG. 6 shows an image pickup screen of a set of circular particles.
Part a shows a state in which two particles are overlapped, part b shows a state in which four particles are overlapped, and part c shows a state in which many particles are in contact with little overlap.

【0004】図7は図6を公知の手法により各粒子を分
離した状態を示す。図6のc部のように重なりが少なく
接触している場合は、各粒子はかなり円形を保った状態
で分離される。しかし、図6のa部のように2つの粒子
の重なりが大きい場合、分離した境界は直線となり、分
離後の粒子の形状はかまぼこ型になる。また図6のb部
のように4つの粒子が重なった場合は、分離後の粒子の
形状は円形とかなり異なった形状となっている。
FIG. 7 shows the state of FIG. 6 in which each particle is separated by a known method. When there is little overlap as in part c of FIG. 6, each particle is separated while maintaining a fairly circular shape. However, when the overlap between the two particles is large as in part a of FIG. 6, the separated boundary is a straight line, and the shape of the separated particles is a kamaboko shape. When four particles overlap as shown in part b of FIG. 6, the shape of the particles after separation is quite different from a circle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図7において、粒子の
直径を測定する場合、従来はほぼ円形に分離された粒子
を抽出し、その直径を計測していた。その結果重なりあ
う粒子は測定対象から外されるため、一回に測定できる
粒子数が減少するので観察する視野数を増大する必要が
ある。このため、粒子径を測定しそのヒストグラム等を
作成する際、手間が多くかかること、測定の時間もかか
ること、および重なりのある粒子のデータはとれないた
め、採用した資料に偏りが生じ、実際の粒子の分布状態
における粒径分布データが得られなくなるなどの問題が
あった。
In FIG. 7, when measuring the diameter of a particle, conventionally, a substantially circularly separated particle is extracted and its diameter is measured. As a result, the overlapping particles are excluded from the object to be measured, so that the number of particles that can be measured at one time decreases, and it is necessary to increase the number of visual fields to be observed. Therefore, when measuring the particle diameter and creating a histogram or the like, it takes a lot of time and effort, and it takes time to measure. There is a problem that particle size distribution data cannot be obtained in the particle distribution state.

【0006】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、重なりのある粒子の粒径も得られるようにした
円形粒子の測定方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method for measuring circular particles capable of obtaining the particle size of overlapping particles.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、円形粒子の集合を撮像し、2値画像処理により各粒
子が1つの画素になるまで画像縮退化を行い、次にこの
1つの画素を中心に元の大きさまで円形に太らせ処理を
行うがその際互いの粒子境界は最小でも所定画素は空く
ようにし、この太らせ処理後の各粒子の周上任意の2点
間の最大長をそれぞれの粒子の直径とするようにする。
In order to achieve the above object, a set of circular particles is imaged, and each particle is subjected to binary image processing.
Child performs image TDG until one pixel, then the
A process is performed in which a single pixel is centered and circularly thickened to its original size. At this time, a predetermined pixel is vacant even if the boundary between the particles is minimum, and between any two points on the circumference of each particle after this thickening process. Is the diameter of each particle.

【0008】また、前記元の大きさまでの太らせ処理と
して、元の大きさより少し大きく太らせた画像と元の粒
子の画像との論理積をとるようにしたものである。
In the thickening process up to the original size, a logical product of an image slightly thicker than the original size and an image of the original particle is obtained.

【0009】[0009]

【作用】重なり合った円形粒子の画像を2値画像処理に
より各粒子が1つの画素になるまで画像縮退化し、次に
この1つの画素を中心に元の大きさまで円形に粒子を太
らせる。1つの画素より太らせるので元の大きさに円形
に復元できる。また太らせる過程において、重なってい
る粒子は互いの境界があらかじめ定めた最小画素数は空
くようにして太らせることにより重なっている粒子は分
離する。太らせ処理終了後に各粒子の周上の任意の2点
間の最大長をその粒子の直径とする。これは測定対象は
円形粒子であるので、重なっているため、円形に太らせ
処理が出来なかった場合でも、復元された粒子の周上の
任意の2点間の最大長はもとの粒子の直径とほぼ等しい
という知見による。これにより円形に復元されない粒子
の直径も計測できることになり、従来のように一視野内
の重なりのある粒子を計測対象から外す必要がなくな
る。
The image of the overlapping circular particles is reduced by binary image processing until each particle becomes one pixel.
The particles are thickened in a circle around the one pixel to the original size. The original size is circular because it is thicker than one pixel
Can be restored. Also, in the process of thickening, the overlapping particles are separated by making the borders of each other thicker so that the minimum number of pixels predetermined is empty. After the fattening process, the maximum length between any two points on the circumference of each particle is defined as the diameter of the particle. This is because the measurement target is a circular particle, and because it overlaps, even if the circular thickening process cannot be performed, the maximum length between any two points on the circumference of the restored particle is the same as the original particle. Based on the finding that it is almost equal to the diameter. As a result, the diameter of particles that are not restored to a circular shape can also be measured, and it is not necessary to remove overlapping particles in one field of view from the measurement target as in the related art.

【0010】太らせ復元処理を行う場合、元の大きさよ
り1画素から数画素分大きめに復元した画像と、もとの
撮像画像と論理積をとることにより、隣接粒子との境界
以外については、元の画像を精度よく復元することがで
きる。
When the fattening restoration process is performed, an image obtained by restoring the original image by one pixel to several pixels larger than the original size and the original captured image are logically ANDed, so that except for the boundary between adjacent particles, The original image can be accurately restored.

【0011】[0011]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の実施例を実現する画像処理装置の
ブロック図である。テレビカメラ1からの入力データを
アナログからディジタルに変換するA/D変換器2、こ
の変換したデータを格納する入力バッファ3、バス4、
全体の制御を行うCPU5、画像データを処理する画像
処理プロセッサ6、CPU5の動作を定めるプログラム
を格納するプログラムメモリ7、画像処理プロセッサ6
が2値化処理および濃淡処理したデータをそれぞれ格納
する2値画像メモリ8、濃淡画像メモリ9、出力データ
を一旦格納する出力バッファ10、この出力データのディ
ジタルデータをアナログデータに変換するD/A変換器
11、出力データを表示するCRT12より構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus for realizing an embodiment of the present invention. An A / D converter 2 for converting input data from the television camera 1 from analog to digital; an input buffer 3 for storing the converted data;
CPU 5 for overall control, image processing processor 6 for processing image data, program memory 7 for storing a program for determining the operation of CPU 5, image processor 6
Are a binary image memory 8 for storing the data subjected to the binarization processing and the gradation processing, a gradation image memory 9, an output buffer 10 for temporarily storing the output data, and a D / A for converting the digital data of the output data into analog data. converter
11, composed of a CRT 12 for displaying output data.

【0012】図2は本実施例の全体フロー図である。ま
ずテレビカメラ1より対象画像を入力する(ステップS
1)。粉体や液中微粒子や固体中の小異物の場合、テレ
ビカメラ1を顕微鏡に取りつけ撮像する。入力した画像
に対しシェーディング補正を行う(ステップS2)。こ
こでシェーディング補正とは撮像対象に対する照明や撮
像装置による不均一さ、あるいは背景の変化に起因する
原画像信号レベルのゆるやかな変動を補正する処理であ
る。次に2値化処理を行い(ステップS3)、図6に示
した画像データが得られる。この2値化処理したデータ
を後述する方法で各粒子を分離する(ステップS4)。
分離した結果は図7に示すようになり、重なりの多いも
のは円形状にはならない。
FIG. 2 is an overall flowchart of this embodiment. First, a target image is input from the television camera 1 (step S
1). In the case of powder, fine particles in a liquid, or small foreign matter in a solid, the television camera 1 is attached to a microscope to take an image. Shading correction is performed on the input image (step S2). Here, the shading correction is a process of correcting a non-uniformity due to illumination of an imaging target or an imaging device, or a gradual change in an original image signal level caused by a change in a background. Next, binarization processing is performed (step S3), and the image data shown in FIG. 6 is obtained. The binarized data is separated into particles by a method described later (step S4).
The result of the separation is as shown in FIG. 7, and those having many overlaps do not become circular.

【0013】図6,図7に示す枠は一視野の境界を示
す。図6、図7の場合粒子はみなこの枠内に納まってい
るが、この枠内に粒子の全部が入らぬものなどがある場
合、これらは測定対象から外す。これを縁辺除去(ステ
ップS5)と言う。図7に示すように分離した画像につ
いてラベリング処理を行い粒子を抽出する(ステップS
6)。さらに所定の面積に満たない微小粒子やゴミは計
測の対象から除く(ステップS7)。このようにして得
られた図7に示す画像データより各粒子の最大径、つま
り各粒子の周上の任意の2点間の最大長を測定し、これ
をその粒子の直径とする(ステップS8)。このように
して得られたデータにより粒径分布データを作成する
(ステップS9)。
The frames shown in FIGS. 6 and 7 show the boundaries of one field of view. In FIGS. 6 and 7, the particles are all contained within this frame. However, if there are any particles that do not fit all of the particles in this frame, they are excluded from the measurement target. This is called edge removal (step S5). Labeling processing is performed on the separated images as shown in FIG. 7 to extract particles (step S
6). Further, fine particles and dust less than the predetermined area are excluded from the measurement target (step S7). The maximum diameter of each particle, that is, the maximum length between any two points on the circumference of each particle is measured from the image data shown in FIG. 7 obtained as described above, and this is set as the diameter of the particle (step S8). ). Particle size distribution data is created from the data thus obtained (step S9).

【0014】図3は粒子分離処理フロー図であり、図4
はこのフロー図に従って粒子が分離される状況を示す図
である。この分離処理を行うには画像の縮小、拡大処理
を行うがこの処理自体は公知の技術であり、例えば「画
像処理サブルーチン・パッケージ、SPIDER USER'S MANU
AL、工業技術院監修、共同システム開発株式会社発行」
などに記載されている。
FIG. 3 is a flowchart of the particle separation process, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a situation where particles are separated according to this flow chart. In order to perform this separation processing, image reduction and enlargement processing is performed, but this processing itself is a known technique. For example, “Image processing subroutine package, SPIDER USER'S MANU
AL, supervised by the Industrial Technology Institute, published by Kyodo System Development Co., Ltd. "
And so on.

【0015】縮小、拡大処理を行う場合、論理フィルタ
処理を行う。この処理では2値画像の3画素×3画素の
処理領域を左上から右に1画素ずつ右端まで移動し、右
端にきたら1ライン下の左端から同様に右に1画素ずつ
右端まで移動し、全画面を走査する。1画素の移動毎に
3×3の画素パターン(256 種類) に基づいてその中心
の画素を1にするか0にするか判断し、3×3画素の処
理領域の中心画素を置換してゆく。
When performing reduction and enlargement processing, logical filter processing is performed. In this process, the 3 × 3 pixel processing area of the binary image is moved from the upper left to the right one pixel at a time to the right end, and when it reaches the right end, it is similarly moved from the left end one line below to the right end one pixel to the right. Scan the screen. Each time one pixel moves, it is determined whether the center pixel is set to 1 or 0 based on a 3 × 3 pixel pattern (256 types), and the center pixel of the processing area of 3 × 3 pixels is replaced. .

【0016】図5は縮小処理と拡大処理を示す図で
(a)は縮小処理を示し、斜線で示す2点(この点を中
心という)に縮小した場合を示す。(b)はこの2つの
中心を元に拡大処理した状態を示す。2つの図形はつな
がらないように、8近傍(斜を含む周囲8画素)につい
て最小1画素のスキマを設けて拡大し、元の大きさに復
元する。本図では8近傍で示したが、4近傍(縦、横の
4画素)についてスキマを設けてもよい。
FIGS. 5A and 5B show a reduction process and an enlargement process. FIG. 5A shows a reduction process, and shows a case where the image is reduced to two points indicated by diagonal lines (this point is referred to as a center). (B) shows a state where enlargement processing is performed based on these two centers. In order not to connect the two figures, a minimum of one pixel gap is provided for eight neighborhoods (eight surrounding pixels including a diagonal), and the figure is restored to the original size. In this drawing, eight neighbors are shown, but a clearance may be provided for four neighbors (four vertical and horizontal pixels).

【0017】図3において、2値画像を入力する(ステ
ップS1)。図4の(a)はこの2値画像を示す。この
2値画像を縮小用の論理フィルタを用いて縮小し(ステ
ップS2)、中心の1画素になるまで縮小する(ステッ
プS3)。中心画素が1となったときの縮小回数Nに1
を加えた値Nを得る(ステップS4、S5)。このとき
の状況を図4の(b)に示す。次にこの2つの中心を基
準として拡大用の論理フィルタを用いて拡大処理を行う
(ステップS6)。拡大処理は縮小処理した回数よりも
1回多く、つまり元の図形より1画素分大きな形に拡大
する(ステップS7)。この状況を図4の(c)に示
す。次に図4の(a)に示す原画と(c)に示す拡大画
像との論理積をとる(ステップS8)。これにより図4
の(d)に示すように原画の大きさで分離された像が得
られる(ステップS9)。このように論理積をとること
により、原画像の形状がかなり忠実に再現される。
In FIG. 3, a binary image is input (step S1). FIG. 4A shows this binary image. The binary image is reduced using a logical filter for reduction (step S2), and reduced to one pixel at the center (step S3). The number of reductions N when the center pixel becomes 1 is 1
Is obtained (steps S4 and S5). The situation at this time is shown in FIG. Next, enlargement processing is performed using an enlargement logical filter based on the two centers (step S6). The enlargement process is performed once more than the number of times of the reduction process, that is, the image is enlarged to a size larger by one pixel than the original figure (step S7). This situation is shown in FIG. Next, the logical product of the original image shown in FIG. 4A and the enlarged image shown in FIG. 4C is calculated (step S8). As a result, FIG.
(D), an image separated by the size of the original image is obtained (step S9). By taking the logical product in this manner, the shape of the original image is reproduced with high fidelity.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は円形粒子の場合、重なった粒子を縮小して1画素と
し、これより元の大きさで円形に、拡大して分離処理し
た各粒子の周上の任意の2点の最大長をその粒子の直径
とすることにより、従来、分離後の形状が円形でないた
め、捨てられていたデータを有効データとして用いるこ
とができる。これにより計測の手間や時間を節約でき、
さらにデータを捨てることが少ないので、データの偏り
を防ぐことが出来る。
As is clear from the above description, in the case of the present invention, in the case of a circular particle, the overlapping particle is reduced to one pixel.
Conventionally, the shape after separation is not circular by setting the maximum length of any two points on the circumference of each particle which has been enlarged and separated and processed to be a circle with the original size as the diameter of the particle. Therefore, the discarded data can be used as valid data. This saves labor and time of measurement,
Further, since data is less often discarded, data bias can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例を実現するハードウェアの構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of hardware for realizing an embodiment of the present invention.

【図2】実施例の動作フロー図である。FIG. 2 is an operation flowchart of the embodiment.

【図3】粒子分離処理の動作フロー図である。FIG. 3 is an operation flowchart of a particle separation process.

【図4】粒子分離処理を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a particle separation process.

【図5】縮小処理と拡大処理を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a reduction process and an enlargement process.

【図6】円形粒子の原画像を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an original image of a circular particle.

【図7】図6に示す原画像の分離画像を示す図である。FIG. 7 is a view showing a separated image of the original image shown in FIG. 6;

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 円形粒子の集合を撮像し、2値画像処理
により各粒子が1つの画素になるまで画像縮退化を行
い、次にこの1つの画素を中心に元の大きさまで円形に
太らせ処理を行うがその際互いの粒子境界は最小でも所
定画素は空くようにし、この太らせ処理後の各粒子の周
上任意の2点間の最大長をそれぞれの粒子の直径とする
ことを特徴とする円形粒子の測定方法。
An image of a set of circular particles is imaged, image degeneration is performed by binary image processing until each particle becomes one pixel, and then a circle is formed around this one pixel to its original size. The thickening process is performed. At this time, a predetermined pixel is vacated even if the boundary between the particles is minimum, and the maximum length between any two points on the circumference of each particle after the thickening process is defined as the diameter of each particle. A method for measuring circular particles.
【請求項2】 前記元の大きさまでの太らせ処理とし
て、元の大きさより少し大きく太らせた画像と元の粒子
の画像との論理積をとるようにしたことを特徴とする請
求項1記載の円形粒子測定方法。
2. The method according to claim 1, wherein the thickening process to the original size is performed by taking the logical product of the image slightly thicker than the original size and the image of the original particle. Circular particle measurement method.
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