一种基于ImageJ的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法，属于颗粒粒径及面积的测量技术领域领域，本发明专利技术以测量颗粒面积为目标，先用photoshop软件去除碳烟颗粒的背景，用Image J打开此图片，设定标尺，框选并复制要测量的面积，然后通过对图片调整不同阈值来选取碳烟区域，最后进行面积测量，大大降低了图像背景色对碳烟颗粒面积测量的影响，使测量结果更加精确；并用record所得代码，对多幅图片进行批量处理，节约测量时间，减少工作量；最后可将测量数据导入origin中，进行做图，使结果更直观。直观。直观。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法


[0001]本专利技术属于颗粒粒径及面积的测量
，更具体地说，涉及一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法。

技术介绍

[0002]燃烧过程的重要固体产物碳烟，对环境污染造成了重要的影响，准确确定碳烟的形成对于节能减排具有重要的意义。在探究火焰中碳烟颗粒生成机理及形貌特征时，通常获取火焰不同高度的碳烟颗粒样本。由透射电子显微镜获取的碳烟颗粒图像知碳烟颗粒通常由几十个或上百个基本粒子组成的团聚体，形态多样。虽然燃烧产生的碳烟聚集体结构非常复杂，但由于其具有分形性质，其形态特征可以用相对简单和直接的方式来表示，分形维数是分形几何学中的重要参数，微粒的分形维数是几何结构不规则性与基本碳烟粒子间疏密程度的度量，分形维数越大，则微粒结构就越“紧凑”，组成微粒的基本碳粒子之间的重叠度也越高；反之分形维数越小，则微粒就越“疏松”，基本碳粒子之间的重叠度也越低。对碳烟颗粒样本的透射电镜图像进行分析，观察其基本粒子的半径大小、面积大小等来探究碳烟颗粒的生成过程及机理。因碳烟粒子聚集体具有自相似特征，可通过计算碳烟聚集体的分形维数来分析其形貌特征，要计算碳烟粒子聚集体分形维数，需测出碳烟聚集体中的基本粒子平均面积、碳烟聚集体的总面积、碳烟聚集体的最大长度等几何尺度。
[0003]碳烟颗粒的粒径及面积的测量软件及方法有很多，如用Nano Measurer等，但测量内容有限，测量过程相对较复杂。Image J是一款功能非常强大的图像处理软件，Image J图像分析软件是美国国家心理健康研究所开发的免费科学图像分析工具，该软件可计算选定区域内分析对象的一系列几何特征。分析指标包括：长度、角度、周长、面积、长轴、短轴、圆度、最佳椭圆拟合、最小外接矩形拟合以及质心坐标等。相比其他图像颗粒的测量软件，Image J处理图像更快捷，且可批量处理图像。
[0004]对火焰中同一地方进行多次取样，对得到的多张TEM图片进行分析处理，依据上述计算方法即可求出火焰中某一位置的碳烟粒子分形维数。研究大气中颗粒形态特征也可用此法。
[0005]由于碳烟颗粒TEM图像背景与颗粒颜色相似，直接调节阈值来选取图像中的碳烟颗粒，会使得部分背景被选入，使得面积测量不准确。
[0006]此外，我们分析TEM图像时，需要处理大量的TEM图片，一张一张处理则工作量过大，费时费力。
[0007]经检索，专利公开号为CN110570391A，公开日为2019年12月13日，专利技术名称为一种基于Image J的喷雾冷冻涂覆效果的图像分析方法，包括如下步骤：1)照片的采集；2)图像处理过程：利用Image J软件，计算出照片像素点数与毫米之间的数量关系，设置照片的单位长度；将照片中需要处理的部分裁剪出来；将照片颜色分为256种，利用Image J软件将裁剪后的照片转化为8bit图；利用Image J软件将8bit图转化为二值图；统计二值图中黑色区域所占的图像面积比，即得到喷雾冷冻涂覆的投影面积；3)涂覆效果分析。该专利技术利用
Image J软件对高清相机拍摄的喷雾冷冻涂覆照片进行处理分析，得到惰性载体颗粒表面涂覆效果。此外，专利公开号为：CN112967176A，公开日为2021年6月15日，专利技术名称为一种利用Image J和Photoshop对植物盖度分析的方法，包括以下步骤：S1：植物盖度图像采集；S2：盖度图像处理：通过Photoshop软件分别对拍摄的图像进行图像几何畸变矫正和去除图像背景干扰；S3：植物盖度测量：进入Image J软件进行分析。该专利技术使用Image J软件和Photoshop软件联合进行数据分析，矫正盖度图像倾斜拍摄造成的图像几何畸变，使其达到即拍即测要求，从而达到快速量化地表植物盖度变化的目的。

技术实现思路

[0008]1.要解决的问题
[0009]针对现有Image J用于有背景颜色的颗粒面积的测定精确度不高、测量效率低的问题，本专利技术提供一种便捷地批量测量碳烟颗粒的粒径及面积的方法，该方法用photoshop软件去除TEM图像中的背景，大大降低了图像背景色对碳烟颗粒面积测量的影响，使测量结果更加精确，还可批量测量碳烟团聚体的面积，节约测量时间，减少工作量。
[0010]2.技术方案
[0011]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0012]一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法，包括以下步骤：
[0013]S1.采集样品；
[0014]S2.拍摄图片；
[0015]S3.消除背景：将S2所得图片用photoshop软件去除图片背景，得去背景图片；
[0016]S4.测量粒径及面积：将S3所得图片用Image J测量碳烟颗粒的粒径和碳烟颗粒聚团面积大小；
[0017]S5.建立颗粒分形维数模型。
[0018]更进一步地，S4中测量碳烟颗粒的粒径和面积大小采用批量处理，其步骤如下：
[0019]S4.1.标定图片，设定标尺；用image J软件打开S3所得碳烟颗粒图片，在原标尺上画一条与之对齐的线，打开analyze
‑
set scale，在known distance中输入原图片中的标尺长度，在unit of length中输入原图中的标尺单位，勾选上global，点击OK，并将RGB图片改为8bit图片；
[0020]S4.2.录制：点击plugins
‑
Macros
‑
record，记录操作步骤，生成对应的代码；
[0021]S4.3.调节阈值：点击image
‑
adjust
‑
threshold，出现阈值对话框，通过调节阈值选定所选区域；
[0022]S4.4.测量：选择要测量的内容，并勾选Limit to threshold，进行测量，得出图片中碳烟颗粒聚团的面积大小；
[0023]S4.5.复制代码；复制S4.3所得代码，放入文本文档中，保留Image J的主窗口；
[0024]S4.6.批量处理：点击Process
‑
Batch
‑
Macro，出现批量处理的计算窗口，点击Input选择要输入的图片，点击Output选择输出照片的存放位置，点击Output format选项框，选择要输出的图片类型，最后将步骤S4.3所得代码输入到下方空格中，点击Process对图片进行批量处理复制代码；复制S4.3所得代码，放入文本文档中，保留Image J的主窗口；
[0025]S4.7.保存：弹出的results对话框即为展示测量结果，点击File
‑
Save as进行保
存。
[0026]更进一步地，将上述测量数据复制到图表软件中，生成相应的粒径大小频率分布图，其中图标软件包括origin。
[0027]更进一步地，基于整个样本的多尺度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采集样品；S2.拍摄图片；S3.消除背景：将S2所得图片用photoshop软件去除图片背景；S4.测量粒径及面积：将S3所得图片用Image J测量碳烟颗粒的粒径和碳烟颗粒聚团面积大小；S5.建立颗粒分形维数模型。2.根据权利要求1所述一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法，其特征在于，S4中测量碳烟颗粒的粒径和面积大小采用批量处理，其步骤如下：S4.1.标定图片，设定标尺，并将RGB图片改为8bit图片；S4.2.录制：点击plugins
‑
Macros
‑
record，记录操作步骤，生成对应的代码；S4.3.调节阈值：通过调节阈值选定所选区域；S4.4.测量：选择要测量的内容，并勾选Limit to threshold，进行测量，得出图片中碳烟颗粒聚团的面积大小；S4.5.复制代码；复制S4.2 record所得代码，放入文本文档中；S4.6.批量处理：点击Process
‑
Batch
‑
Macro，输入S4.3所得代码，点击Process对待处理图片进行批量处理；S4.7.保存：弹出的results对话框即为展示测量结果，保存。3.根据权利要求1所述一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法，其特征在于，将上述测量数据复制到图表软件中，生成相应的粒径大小频率分布图。4.根据权利要求1所述一种基于Image J的碳烟颗粒粒径及面积的测量方法，其特征在于，S1中颗粒分形维数模型的建立分为以下步骤：通过统计尺度定律计算得到分形维数：其中，式中N为单个团聚体的单体数，a为基本粒子平均半径，D
f
为质量分形维数，D
f
的值为1
‑
3，K
g
为分形前因子，碳烟团聚体的回转半径...

【专利技术属性】
技术研发人员：楚化强，刘亚，邱冰冰，许年，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：