通过图像分析进行粒度和粒形测量

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什么是粒度和粒形？

  本次资料将讨论如何通过图像分析来计算颗粒的大小和形状。

什么是粒度？

  描述3D颗粒是一项非常复杂的任务。将粒径表示为单一数值在实用和管理目的上都很便利。然而，如果粒子的形状不是完美的球形（实际上是极其罕见的），那么表示粒径的方法就很多。这是粒径分析的基本挑战。

  如何用一个数值来表示3D物质？图像分析通过捕捉3D颗粒的2D图像来计算多种尺寸和形状参数。计算直径的一种方法是使用具有相同面积的2D圆颗粒的直径，称为CE直径（圆等效直径）。当然，不同形状的颗粒会影响CE直径，但关键是它能够用一个数值表示，具有客观性和可重复性。

CE直径

 通过捕获颗粒的3D图像并将其转换为具有相同面积的2D圆形图像。这样的圆形直径被称为颗粒的CE直径（参见图1）。

  从单个颗粒获取的单个数值是“用于管理目的的单一数值”。不依赖于个别颗粒的单一值在统计上没有意义。测量后应通过统计参数计算出代表整个样本的颗粒数量。

  举例来说，可以用某个特定数值表示的更适合方法是所有CE直径的平均值。统计参数如均值、中位数、众数、标准差、D10、D90等通过分布计算得出。

  实际上，许多样本具有较高的“常规”或“高斯”分布形状。这使得能够确认准确的参数，并以最少的颗粒获得可靠的统计意义。

什么是粒形以及为什么重要？

 如果描述颗粒的大小很复杂，那么确定颗粒的形状就更复杂了。几乎无限的方法可以表示形状，并且这些方法偏离了我们想要用单个数值表达的固定目标。为什么要测量形状呢？单独测量大小有时不够敏感，但在样品之间有微妙的差异。

  由于批次间差异而导致的相当于圆或球的直径变化时，会消除差异。例：请考虑以下三种形状。

 三种形状都有4平方相同的面积。如果转换为相同直径的圆形，它们都会体现出相同的结果，即直径为2.257的圆形。

  仅测量尺寸的缺点在于非常不同形状的样品可能表现得相同，因为这三种形状有相似的2D投影视图。颗粒的形状常常对流动性、磨损性、生物利用率等最终产品的质量参数产生重要影响，因此区分形状是必要的。

三种主要粒形参数—球状度、凸面度、延展率

   球状度

测量的一种方法是看其离完美圆形的接近程度。因此，我们使用由以下公式定义的Circul…

  A为颗粒的面积，而P为其边界。

  Circularity是实际粒子形状边界与与其面积相同的圆的边界之比. 正如上面给出的定义,

…