JPH06187437A - 円形粒子の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分離された粒子形状が円形でない粒子の粒径
を得る。 【構成】 円形粒子の集合を撮像して２値画像処理し、
画像縮退を行い、次に元の大きさまで太らせ処理をする
が、その際互いの粒子境界は１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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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値画像処理により画像
縮退化を行い、次に元の大きさまで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。

【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。

【０００９】

【作用】重なり合った円形粒子の画像を２値画像処理に
より画像縮退化し、次に元の大きさに粒子を太らせる。
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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】実施例の動作フロー図である。

【図３】粒子分離処理の動作フロー図である。

【図４】粒子分離処理を説明する図である。

【図５】縮小処理と拡大処理を示す図である。

【図６】円形粒子の原画像を示す図である。

【図７】図６に示す原画像の分離画像を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形粒子の集合を撮像し、２値画像処理
   により画像縮退化を行い、次に元の大きさまで太らせ処
   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。
2. 【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。