动态图像仪与静态图像仪的发展

一、图像法基本原理

   根据在测量过程中颗粒是否运动，颗粒图像分析技术可分为静态颗粒图像分析仪与动态颗粒图像分析仪两种。 图像法是颗粒分析中唯一具有形貌分析能力的方法，可进行球形度，长径比等参数的分析统计，对某些行业有重要的意义。 颗粒在图像仪上成像，组成图像的最小单位是像素，每个像素有特定的尺寸。图像粒度仪就是通过统计每个颗粒在图像中所占的像素的多少，然后计算出它的面积，进而求出等面积圆的直径。准确的图像法测量都依赖于两个方面。一是图像获取，获得高质量额颗粒图像；二是图像处理，要有高效而准确的图像处理算法。

二、我国动态图像仪的发展

     静态图像仪是上个世纪八十年代才研发推出，由于静态颗粒图像仪取样的颗粒数有限，影响统计的代表性，以及存在颗粒数取向误差。上世纪末国外开始研发态图像仪，如荷兰、英国、法国、德国等不同品牌产品相继推出。我国上海理工大、天津国国家海洋研究中心也跟着研究过，但直到2007济南微纳才首次研发出国内第一台动态颗粒图像分析仪Winner100。并通过了济南市科技局的鉴定，专家评定为国内首创，达到国际先进水平。

三、静态图像仪与动态图像仪的对比

Winn99E显微颗粒图像仪是济南微纳研制的一款静态图像仪。使用过程是把少量样品放在载玻片上，用相应的分散介质分散均匀后。把载玻片放在显微镜载物台上，将物镜调至相应的放大倍数，让颗粒在镜头内显示清晰为止，即可观察颗粒的大小分布与形貌特征。也可以通过软件在电脑屏幕上直接观察颗粒的大小分布与形貌特征，通过图像分析，包括：灰度图、自动二值化、收缩、膨胀、消除边界黑点、消除颗粒粘连、消除空心、颗粒分析8种操作。软件会自动完成一系列图像处理操作，并进行颗粒的分析。

静态图像分析仪最大的优点就是可以直观的观察样品的形貌，在小颗粒分布及形貌分析上更占优势。虽然静态颗粒图像仪有观测直观、数据丰富，但是取样量少、测试代表性不强。但是静态图像仪的市场价格比较便宜，在行业应用也比较普遍。

 Winner100D动态颗粒图像仪，测样原理是由湿法激光粒度仪的循环系统配备先进的高速摄像系统，动态进样采集，通过软件分析获得具有代表性的粒径分布数据。 Winner100D在winner100的原理基础上，创新设计出封闭式大远景深远心光路，配合约束式平槽样品窗，大大提高颗粒清晰度。Winner100D已经解决了动态图像仪对运动图像易出现拖尾现象,成像质量也差，看不清颗粒形貌等问题。值得一提的是，本款产品软件中增加了颗粒圆形度（磨圆角）的计算模块，对颗粒圆形度的分析符合美国石油天然气标准：API_RP58.并且适应应用此版图的地质、磨料、石油天然气等行业规范、此计算模块为国内唯一，对于以上行业具有重要意义。此外，winner100D还是第一台应用了样品窗自清洗装置的颗粒测试设备，延长样窗寿命，但换洗频次大大降低，甚至可以终身不需拆洗。

动态颗粒图像仪比较静态颗粒图像仪而言，测量的颗粒数目要更多，取样好代表性强；并且在介质中分散流动中进行测量，分散效果好，无需后续软件进行分割处理（注：图像分割算法再好结果也会损失颗粒信息）。动态颗粒图像仪在实际应用中更加的智能、快捷，操作简单，也是图像技术发展主要方向。

四、图像技术的领先发展

动态图像仪对微小颗粒而言，成像光路系统放大倍率越大，其景深也就越小，这一点严重制约动态颗粒图像仪的发展，如何将流动中的颗粒约束到一个平面上，这是动态颗粒图像仪最关键部分。

目前国内外现有的方式借鉴了细胞测量中的流体聚焦技术----鞘流技术，即将待测颗粒样品流入鞘液中，鞘液对其进行约束，从而获得清晰的颗粒图像。这种技术能够很好的解决颗粒聚焦问题，但是其制备鞘液比较复杂，成本也很高，测量时间也较长，而且的关键部件鞘流池如果有大的颗粒很容易发生堵塞现象，清理疏通也都很费时费力。

Winner100、Winner219采用新技术对动态颗粒进行平面约束，使得颗粒在流动的过程中都能够保持在一个平面内流动，从而获得清晰的颗粒图像，且操作简单方便。

其中Winner219采用静态动态双模式进行测量，采用同一光路，只需更换测量平台即可进行方便切换。静态图像测量模式平台采用二位运动控制精密平台，可选择上部光源或者背部光源进行打光，制备好样品后，将样品放置于平台上即可进行自动化测量，采集图像完毕后软件会自动进行图像拼接，能够将样品拼接成完整图像，从而使得测量结果更加智能精确可靠。动态图像测量模式下，更换为动态颗粒测量平台（液路循环系统），颗粒在约束平面内流动的过程中进行拍照测量，简单实用，易于操作。

Winner219全自动颗粒图像仪是目前国内最先进的图像仪器，也是机械视觉技术工业实用化的经典之作。随着技术的发展，相信不久的将来微纳将会在技术上自我超越，研发出更高端的图像仪器。