Microscope World
Microscopy and Dynamic Light Scattering

анализ изображений


Рассеяние света
Микроскопия
Примеры исследований
Лаборатория применения
Поиск по сайту
Ссылки
Написать нам письмо
На главную
анализ изображений

распределение частиц по размерам


Анализ изображений

Программное обеспечение анализа изображений позволяет проводить автоматические и ручные измерения по изображениям. Программа способна выделить объекты интереса (от фона) по значениям пикселей в цветовых системах RGB и HSB (цветовой тон, насыщенность, светлота).

Есть возможность определять для объектов интереса более 40 морфометрических параметров (подробнее про морфометрические параметры):

а) Площади и периметры: Площадь, Полная площадь, Площадь выпуклой оболочки, Площадь включений, Периметр, Периметр выпуклой оболочки, Количество включений.

б) Размеры: Длина, Ширина, Длина эквивалентная, Ширина эквивалентная, Радиус минимальный, Радиус минимальный, Радиус эквивалентный, Диаметр эквивалентный, Диаметр Фере максимальный, Диаметр Фере минимальный, Диаметр Фере средний, Диаметр Фере горизонтальный, Диаметр Фере вертикальный, Диаметр Фере ортогональный максимальному, Диаметр Фере ортогональный минимальному, Длина ленты, Ширина ленты, Диметр Мартина горизонтальный, Диаметр Мартина вертикальный.

в) Расположение и ориентация: Координаты центра масс, Углы максимального и минимального диаметра Фере, Углы большой и малой оси эквивалентного эллипса, признак касания границы области интереса.

г) Коэффициенты формы: округлости, эллиптичности, компактности, удлинения, выпуклости, извилистости, заполненности, плотности.

д) Параметры яркости: Средняя яркость, Максимальная яркость, Минимальная яркость, СКО яркости.

Можно проводить статистическую обработку значений признаков объектов: вычисление для каждого признака минимального и максимального значений, среднего (математическое ожидание), дисперсии и среднеквадратичного  отклонения, построение гистограмм распределения признаков объектов.

Для работы необходимо прокалибровать размеры изображения - автоматический пересчет разрешения (пикселей на единицу измерения) для различных размеров изображения и используемых увеличений микроскопа.

На рисунке представлены четыре микрофотографии объект-микрометра, сделанные на четырех различных увеличениях (объективы 10, 20, 40 и 100 крат). По эти снимкам была проведена калибровка каждого объектива.

калибровка

Для наглядной демонстрации возможностей ПО анализа изображения рассмотрим следующий образец. Происхождение и его материал неизвестны. Известно, что изначальный порошок был фракционирован на лабораторных ситах. Одна из фракций будет рассматриваться во всех примерах ниже и для нее будет определено распределение частиц по размерам. Несколько примеров микрофотографий этого порошка представлены ниже.

В отраженном свете:

распределение частиц по размерам

анализ изображений

В проходящем свете:

микрочастицы

Видно, что имеется еще и внутренняя структура в этих частицах.

Для работы с этим образцом был выбран объектив 10 крат. Характерная картинка при этом увеличении:

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Применим к данному изображению автоматическое выделение объектов интереса:

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Зеленым отмечены все темные объекты, которые программа смогла распознать.

При этом оказались выбраны частицы касающиеся границы изображения и небольшая пыль. Можно удалить из рассмотрения часть выделенных программой объектов:

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Фиолетовым выделена «пыль» и ее размеры отображены в таблице справа. Она будет удалена из выборки объектов интереса.

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Фиолетовым цветом выделена частица, касающаяся границы изображения. Ее тоже удалим из рассмотрения.

В результате имеем следующую картинку:

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Ненужные частицы и пыль отброшены из рассмотрения. В первой таблице перечислены все признаки, по которым будут анализироваться объекты интереса. Во второй таблице выведены значения диаметра Фере среднее (среднее из длин проекций объекта на 64 оси).

Аналогично обрабатываем другие микрофотографии этого объекта – набираем статистику.
В программе заложена возможность не только удалить целиком автоматически выделенный объект, но и вручную разделить два слипшихся объекта.

распределение частиц по размерам, анализ изображений

На данном изображении объекты 31, 32 и 24, 25, 26 изначально программой были распознаны как один. Их можно было просто удалить из рассмотрения, а можно вручную разделить специальным инструментом программы. «Пыль» рядом с объектом 29 была отделена вручную от объекта и удалена из рассмотрения.

Подобным образом было снято и обработано пять различных микрофотографий образца. Получена статистика на 122 объектах. Результаты по некоторым свойствам объектов представлены ниже в виде гистограмм.

Полная площадь. Сумма всех пикселей объекта и всех пикселей включений фона внутри объекта:

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Коэффициент округлости. Отношение периметра объекта к периметру круга с той же площадью. Для круга близок к 1.

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Распределение частиц по размерам. Диаметр Фере средний. Среднее из длин проекций на 64 оси.

распределение частиц по размерам, анализ изображений

Видно, что можно строить гистограммы с накоплением и в процентах.

 

К другим примерам исследований...



Разработка сайта CorgHomeStudio