实时测量颗粒粒径分布的成像检测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及成像领域，具体而言，涉及一种实时测量颗粒粒径分布的成像检测方 法及系统。
【背景技术】
[0002] 颗粒的形状、尺寸和粒度分布对颗粒的性质和作用有重要的影响。例如在制药行 业中，颗粒的形态和尺寸可以影响到干燥粉末的密度、凝聚度和流动性等重要属性，从而可 以对转变药物微粒为成品的能力有重大的影响。此外，晶体的形态和大小可以影响药物的 溶解度，有可能影响成品的生物属性(在极端的情况下引起药物许可的获得）。在另一示例 中，原油中存在以液滴形态均匀分散的水，去除这些水和水中溶解的盐分是石油工业的一 道重要工序。不同的原油往往会选择不同的破乳剂，因此需要观测破乳剂对水滴产生的影 响，以对水滴大小变化进行统计从而评价破乳剂的效用，进而为下一道工序做准备。
[0003] 颗粒的形貌和尺寸的直接实时在线测量技术一直相当有限，其在很大程度上依赖 于仪器的测量方法。近些年开发的二维或三维在线测量系统仅能够提供形貌信息，而无法 实时在线提供颗粒粒度的尺寸和分布，从而限制了在颗粒形成和处理系统中对颗粒形状和 大小的监测、优化和控制。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种实时测量颗粒粒径分布的成像检测方法及系统，以解 决现有技术中的在线测量系统仅能够提供形貌信息而无法实时在线提供悬浮颗粒的粒径 分布的问题。
[0005] 本发明是这样实现的：
[0006] 第一方面，本发明第一实施例提供了一种实时测量颗粒粒径分布的成像检测方 法，包括:获取存在悬浮颗粒的待测流体的多个图像;从每一个所述图像的图像信息中提取 颗粒信息，并根据所提取的颗粒信息计算所述悬浮颗粒的粒径分布；同时显示所述图像和 与所述图像相对应的粒径分布。
[0007] 进一步地，所述从每一个所述图像的图像信息中提取颗粒信息，包括:利用不同的 边缘检测参数对每一个所述图像进行边缘检测并对检测结果进行集合，获得多个颗粒边 缘;对每一个所述颗粒边缘执行闭合和填充操作得到颗粒图像;根据每一个所述颗粒图像 计算该颗粒图像对应的颗粒的投影面积，
^ _计算所述颗粒图像对 应的颗粒的当量直径d，其中A为所述投影面积;统计所计算出的颗粒的当量直径的第一总 数目，并提取所计算出的颗粒的当量直径和所述第一总数目作为颗粒信息。利用上述步骤 可以计算获得所获取的图像中的颗粒的当量直径。
[0008] 进一步地，在所述利用不同的边缘检测参数对每一个所述图像进行边缘检测之 前，所述方法还包括:判断每一个所述图像是否为灰度图，并在该图像不是灰度图时，将该 图像转换为灰度图。将图像转换为灰度图便于后续计算颗粒的当量直径。
[0009] 进一步地，所述对每一个所述颗粒边缘执行闭合和填充操作得到颗粒图像，包括： 对每一个所述颗粒边缘执行闭合和填充操作，并且仅保留填充面积大于预设阈值的颗粒图 像作为得到的颗粒图像。此操作可以滤除图像中微小的噪点，以确保准确的计算结果。
[0010] 进一步地，所述根据所提取的颗粒信息计算所述悬浮颗粒的粒径分布，包括:统计 所计算出的颗粒的当量直径中处于每个直径区间内的当量直径的第二总数目，并计算所述 第二总数目占所述第一总数目的百分比，得到所述悬浮颗粒的粒径分布，其中所述每个直 径区间是通过对由所计算出的颗粒的当量直径中的最小当量直径与最大当量直径形成的 直径区间等间隔划分形成的。由此可以获知各种尺度的颗粒占总颗粒的百分比，进而有助 于下一步决策。
[0011] 进一步地，所述方法还包括:确定所计算出的颗粒的当量直径中满足预设条件的 当量直径，所述预设条件为所计算出的颗粒的当量直径中值小于或等于该当量直径的所有 当量直径的第三总数目占所述第一总数目的百分比等于预设阈值。以此方式可以明确获知 流体中所存在悬浮颗粒的大体粒径分布，例如可以获知流体中所存在悬浮颗粒的平均粒 径。
[0012] 进一步地，所述根据所提取的颗粒信息计算所述悬浮颗粒的粒径分布，包括:根据 所提取的颗粒信息以及该图像之前预设数目的图像的颗粒信息计算所述悬浮颗粒的粒径 分布。由于图像采集速率一般较快，因此针对单张图像进行颗粒粒度分布的统计往往会由 于颗粒过少或者突然出现某个大颗粒而导致数据不准确。当在对某一时刻获取的图像进行 分析时结合该图像前面的数张图像进行平均统计，可以降低误差，从而提高分析结果的可 靠性和准确性。
[0013] 进一步地，所述多个图像是利用探头式过程成像仪获取的，所述获取存在悬浮颗 粒的待测流体的多个图像，包括:通过控制对所述探头式过程成像仪的光源施加与用于所 述探头式过程成像仪所包括的相机的快门的第一脉冲激发信号同步的第二脉冲激发信号， 获取存在悬浮颗粒的待测流体的图像，其中所述第一脉冲激发信号的周期长度与根据所述 相机的图像采集速率所确定的采集每张图像所需的第一时间相等，所述第一脉冲激发信号 的每个周期与所述快门的开启延迟时间、开启时间和重新开启所需时间之和相符。此措施 可以确保探头式过程成像仪的快门和光源同步，以使所获取的每张图像均比较清晰。
[0014] 第二方面，本发明第二实施例提供了一种实时测量颗粒粒径分布的成像检测系 统，包括彼此电连接的图像采集单元、处理单元以及显示单元，所述图像采集单元用于获取 存在悬浮颗粒的待测流体的多个图像;所述处理单元用于从每一个所述图像的图像信息中 提取颗粒信息，并根据所提取的颗粒信息计算所述悬浮颗粒的粒径分布;所述显示单元用 于同时显示所述图像和与所述图像相对应的粒径分布。
[0015] 本发明实现的有益效果:在本发明实施例提供的实时测量颗粒粒径分布的成像检 测方法及系统中，获取存在悬浮颗粒的待测流体的多个图像，根据从每个图像的图像信息 中提取出的颗粒信息计算悬浮颗粒的粒径分布，并同时显示图像和与该图像相对应的粒径 分布。由此可见，利用本发明实施例提供的实时测量颗粒粒径分布的成像检测方法及系统 可以在获取存在悬浮颗粒的待测流体的图像的同时在线提供悬浮颗粒的粒径分布。
[0016] 为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例， 并配合所附图式，作详细说明如下。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部 附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点 在于示出本发明的主旨。
[0018] 图1示出了本发明第一实施例提供的实时测量颗粒粒径分布的成像检测方法的示 意性流程图；
[0019] 图2示出了可以获取存在悬浮颗粒的待测流体的图像的一种示例性探头式过程成 像仪；
[0020] 图3示出了可以获取存在悬浮颗粒的待测流体的图像的另一种示例性探头式过程 成像仪；
[0021] 图4示出了图2所示的探头式过程成像仪所获取的存在硅油液滴的二氯甲烷的图 像；
[0022] 图5示出了图3所示的探头式过程成像仪所获取的存在硅油液滴的二氯甲