图8a示出对于下述四种咖啡共混物用式（1)计算的作为当量直径的函数的粒度曲 线：即有明显相似的研磨度的S种不同的咖啡共混物（曲线A、B和C)和有不同研磨度的第四 种咖啡共混物（曲线D)。对于共混物A、B和C，曲线的峰集中于约200WI1的直径，而对于共混物 D，峰集中于约480WI1的直径。图8b是示出作为图8a的共混物A、B、C和D的当量直径的函数的 单个颗粒的表面分布的图，所述表面积分布W相对于所有颗粒的总立体表面积由颗粒的百 分表面积值(立体表面积)表示。图8a和8b中的曲线用25WI1的BIN计算。
[0103] 图9是示出作为沙得直径的函数的组成咖啡粉的颗粒(黑色实屯、圆）的百分体积的 示例性图，即对于与图8a中曲线D所代表的共混物相对应、且BIN等于17皿的共混物的研磨 咖啡样品的粒度曲线。
[0104] 图10是示出有给定尺寸的微粒的数目分布的图，计数有多少微粒存在于给定的等 级中，各等级由颗粒直径的平均值表示。特别地，百分数量密度报告为图8a和8b的图中分析 的共混物的当量直径的函数。图10的图示出，虽然对总体积贡献最大的是较大的微粒，但较 小的微粒W更大的数目存在，主要是当量直径约祉m的微粒。也注意到，示出与共混物B和C 相似的粒度曲线的共混物A(图8a)，具有与共混物B和C显著不同的数量密度分布，运是由于 更多的存在"尘"，即非常小的颗粒。
[0105] 通过根据本发明的方法，可分析即用胶囊或粉囊包中的咖啡粉。
[0106] 图11是通过根据本发明的计算机断层照相技术测量的即用的研磨咖啡胶囊的S 维重建数字图像。在重建中，可W看到外容器16,即有圆柱形状的聚合物胶囊，W及其中容 纳的咖啡粉15。胶囊的直径为约30mm。为了分析运样尺寸的胶囊，选择适当尺寸的合适的检 测器装置，W-定距离定位W使分辨率保持于与研磨咖啡颗粒的最小可检测尺寸相容的 值。在图11的实例中，检测器装置包括每侧4096像素、线性像素尺寸为100皿的CMOS,沿着方 向X(见图1)，按距离源等于410mm的距离放置。举例来说，检测器装置和源之间50mm的距离 允许13倍的理论放大，并由此允许相当于重建体积中的体素的7.3WI1边的分辨率。当样品围 绕平行于胶囊高度的轴旋转时，W平行于胶囊高度的面获取多幅二维射线照相图像。用于 咖啡样品的立体重建的断层照相重建算法为FDK算法。从立体重建提取多个轴切片(重建切 片图像）。
[0107] 图12示出图11的重建体积的沿着平行于胶囊高度的面的截面。
[0108] 图13示出作为图11和12中研磨咖啡样品的当量直径的函数的粒度曲线。立体重建 的图像处理通过与参照图3-7而记述的过程相似的过程获得。
【主权项】
1. 一种分析研磨咖啡样品的结构的方法，所述方法包括： -接收研磨咖啡样品的多幅二维射线照相图像，所述多幅二维射线照相图像是当所述 样品旋转时通过检测穿过所述样品的X-射线借助计算机X-射线断层照相，使得多幅二维射 线照相图像的每一幅图像与所述样品的相应旋转角度相关的方式而获得的，所述旋转角度 限定所述样品相对于照射束的主入射方向的取向； -用所述多幅二维射线照相图像进行断层照相重建，从而生成表示所述样品的三维重 建的重建立体数字图像； -处理所述重建立体数字图像以获得经处理的立体数字图像，从而鉴别所述研磨咖啡 样品的彼此分离的多个咖啡颗粒，各所述颗粒由立体表面积Ag和颗粒体积Vg限定;和 -确定多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一个维度的量值。2. -种分析研磨咖啡样品的粒度的方法，其包括权利要求1所述的方法的步骤，其中确 定所述多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一个维度的量值包括确定各个颗粒的体积值 Vg，所述方法进一步包括： -由各个研磨咖啡颗粒的体积值Vg计算相应的颗粒直径； -计算所述颗粒的体积值￥8之和作为所述多个研磨咖啡颗粒的总体积，和 -计算作为所述颗粒直径的函数的相对于所述总体积的百分体积，以便获得所述样品 中存在的所述研磨咖啡颗粒的粒度分布。3. 根据权利要求1所述的方法，其中确定所述多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一 个维度的量值包括，确定各个颗粒的立体表面积值A g和体积值￥8，所述方法进一步包括： -计算所述多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的立体表面积值Ag之和作为所述多个研磨咖 啡颗粒的总立体表面积； -由各个研磨咖啡颗粒的体积值￥8计算相应的颗粒直径;和 -计算作为所述颗粒直径的函数的相对于所述研磨咖啡颗粒的总立体表面积的百分立 体表面积值，从而获得所述样品中存在的所述研磨咖啡颗粒的表面尺寸的分布曲线。4. 根据权利要求1所述的方法，其中确定所述多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一 个维度的量值包括，确定所述多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的体积值￥ 8，所述方法还包括： -由各个研磨咖啡颗粒的体积值￥8计算相应的颗粒直径值， -规定多个粒度等级，其中各粒度等级规定颗粒直径值的数值范围，所述数值范围按升 序排列，并由相应的平均直径值确定，和 -对各个粒度等级计数所述多个研磨咖啡颗粒的颗粒数，从而获得所述样品中存在的 所述多个研磨咖啡颗粒的数量密度分布。5. 根据权利要求2至4任一项所述的方法，其中所述直径为当量直径。6. 根据权利要求2至4任一项所述的方法，其中所述方法还包括确定各个研磨咖啡颗粒 的表面积六8，且所述直径是定义为d 32 = 6Vg/Ag的沙得直径。7. 根据权利要求1所述的方法，其中处理所述重建立体数字图像来鉴别多个咖啡颗粒 包括： -提取在彼此平行且垂直于重建体积的纵轴的平面上的重建立体数字图像的轴向投影 作为多幅重建切片数字图像； -处理所述多幅重建切片数字图像的各重建切片数字图像，从而获得相应的多幅经处 理的切片数字图像;和 -将所述经处理的切片数字图像沿着所述纵轴在平行的面上彼此并置，从而生成所述 样品的经处理的立体数字图像，并定义所述多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的立体表面积八8 和体积Vg。8. 根据权利要求7所述的方法，其中处理所述多幅重建切片数字图像的各重建切片数 字图像包括： (i) 通过数字二值化滤波器，将所述多幅重建切片数字图像的第一重建切片数字图像 转换为第一二值图像，所述第一二值图像使咖啡颗粒相对于均匀背景突出显示， (ii) 将所述第一二值图像转换为显示的颗粒彼此分离并由轮廓线限定的第二二值图 像，和 (iii) 对于所述多幅重建切片数字图像的其余重建切片数字图像，重复步骤(i)和（ii) 以生成相应多幅经处理的切片数字图像。9. 根据权利要求7所述的方法，其中所述样品的三维重建以定义重建样品的三维分辨 率的体素来绘制，并且其中多幅经处理的切片数字图像以与所述二维射线照相图像的空间 分辨率相等的轴向距离彼此排列，生成多个互连的体素组，各个体素组表示单个研磨咖啡 颗粒。10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述多个研磨咖啡颗粒的各咖啡颗粒的体积乂8通 过将组成表示所述颗粒的体素组的体素加到一起而确定。11. 根据权利要求8或9所述的方法，其中步骤（ii)通过应用分水岭数字转换滤波器来 进行。12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述样品为研磨咖啡的胶囊或粉囊包。
【专利摘要】本发明涉及分析研磨咖啡的方法。一种用于分析研磨咖啡样品的结构的方法，特别是通过计算机X-射线断层照相来确定粒度曲线的方法，该方法包括：当样品旋转时获取多幅二维射线照相图像，处理多幅二维射线照相图像，进行断层照相重建以生成体积的重建图像，处理重建体积图像来鉴别研磨咖啡样品的彼此分离的多个研磨咖啡颗粒，并对多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒确定至少一个维度的量值。
【IPC分类】G01N15/02
【公开号】CN105717003
【申请号】CN201510959372
【发明人】M·桑蒂尼, S·帕莱亚里, A·加林贝蒂, G·夸拉泰西
【申请人】格鲁普西姆贝利有限公司, 贝尔加莫大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月18日
【公告号】EP3035049A1, US20160178539