GB/T 21649.2-2017 粒度分析 图像分析法 第2部分：动态图像分析法 GB/T21649.2-2017 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net
GB/T 21649的本部分规定了在液体、气体或输送过程中进行运动颗粒位置控制、图像采集和分析的方法。当液体、气体中或移动载体上的颗粒被有效分散时，该方法可测量颗粒粒度及其分布。

ICS19.120
中华人民共和国国家标准
GB/T21649.2—2017/ISO13322-2:2006粒度分析
图像分析法
第2部分：动态图像分析法
Particle size analysisImage analysis methods-Part 2: Dynamic image analysis methods（ISO13322-2:2006.IDT)
2017-02-28发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2017-09-01实施
GB/T21649.2—2017/ISO13322-2:2006前言
规范性引用文件
术语和定义、符号-
术语和定义
颗粒运动
颗粒定位
操作步骤
静态图像分辨率
校准和溯源
粒度分级和放大
颗粒边缘
6样品制备
取样和测量变异性
附录A（资料性附录）
推荐的颗粒速度和曝光时间
推荐的最大粒度
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）进样和图像采集系统的典型示例参考文献
GB/T21649.2—2017/1IS013322-2:2006GB/T21649《粒度分析图像分析法》已经或计划发布以下部分一第1部分：静态图像分析法；
一第2部分：动态图像分析法。
本部分为GB/T21649的第2部分
本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本部分使用翻译法等同采用IS013322-2：2006《粒度分析图像分析法第2部分：动态图像分析法》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：GB/T21649.1—2008粒度分析图像分析法第1部分：静态图像分析法（ISO13322-1：2004.MOD)
本部分做了下列编辑性修改：
将国际标准第1章范围中“多种方法”更正为“方法”，“这些方法”更正为“该方法”。本部分由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会（SAC/TC168)提出并归口。本部分起草单位：北京粉体技术协会北京市理化分析测试中心，丹东百特仪器有限公司国家非金属矿深加工产品质量监督检验中心，中机生产力促进中心，北京海岸鸿蒙标准物质技术有限公司，池州市大恒生化有限公司，中国计量科学研究院、上海思百吉仪器系统有限公司（马尔文仪器）、国家纳米科学中心、上海安力康科学仪器有限公司。本部分主要起草人：周素红、张涛、张立新、董青云、高原、余方、潘俊杰、宋正启、侯长革、张文阁、秦和义，刘俊杰、方勤，李兆军、王海，方荣、马姜，李力侯志云、高洁，齐笑迎、张朝一，王小兵。1
GB/T21649.2—2017/ISO13322-2:2006引言
GB/T21649的本部分为图像分析法测量和描述运动颗粒的粒径分布提供了指导。该方法需利用技术手段将液体或气体中颗粒有效分散、对焦，采集运动颗粒的静态图像，并对图像进行分析。该方法称为动态图像分析法。
图像采集方法众多，GB/T21649本部分的附录C介绍了几种典型方法1范围
GB/T21649.2—2017/1IS013322-2:2006粒度分析
图像分析法
第2部分：动态图像分析法
GB/T21649的本部分规定了在液体、气体或输送过程中进行运动颗粒位置控制、图像采集和分析的方法。当液体、气体中或移动载体上的颗粒被有效分散时，该方法可测量颗粒粒度及其分布。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件ISO13322-1：2004粒度分析图像分析法第1部分：静态图像分析法（Particlesizeanalysis-Image analysis methodsPart2:Dynamic image analysis methods)3术语和定义符号
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1.1
流动池flow-cell
流体与颗粒混合物流经的测量单元。3.1.2
orifice tube
节流管
带孔板的管道，可使含分散颗粒的流体通过小孔流过。3.1.3
鞘流sheathflow
在含颗粒的流体周围流动的洁净流体，引导颗粒进人特定测量区域3.1.4
颗粒照明
particle illumination
带电子曝光时间控制器的图像采集设备的持续照明，或同步图像采集设备的短时照明。3.1.5
measurementvolume
测量区域
图像分析仪中用于颗粒测量的区域。3.1.6
景深depthoffield
图像锐度达到预设效果的区域，3.1.7
图像采集设备
image capture device
面阵相机或线阵相机。
GB/T21649.2—2017/ISO13322-2:20063.2
下列符号适用于本文件。
时间t内单个颗粒的移动距离
颗粒i的投影面积
二值化图像测得的颗粒投影面积等效直径曝光时间
颗粒速度
颗粒直径
颗粒；的投影面积等效直径
颗粒i的最大Feret直径
颗粒i的最小Feret直径
测得的颗粒直径与静止颗粒直径的比值图1为动态图像分析的示意图。
说明：
分散态的颗粒；
颗粒运动控制装置；
测量区域；
光源：
光学系统：
景深；
图像采集设备：
图像分析设备；
显示。
图1典型的动态图像分析法示意图2颗粒运动
GB/T21649.2—2017/IS013322-2:2006可用以下3种方式将颗粒导人测量区域，以保持颗粒运动：a）通过动态流体导入（如悬浮液、气溶胶、导管、空气喷嘴、鞘流、流或推拉式流中的颗粒）；通过静态流体导人，比如，在注射或自由落体系统中，颗粒受到外力作用（如重力、静电）而定向b）
运动；
c）通过移动载体（如传送带）导人。4.3颗粒定位
将颗粒引人测量区域，采集颗粒位于物平面时的图像，测量区域的进深取决于所用光学系统的景深。
图2是一个测量区域示意图。
说明：
光源；
照相机：
测量区域。
图2测量区域示意图
如图3所示，观测方向（平行或垂直)影响对颗粒大小及形状的表征，但本部分不考虑测量过程中颗粒形状的影响。
图像采集设备应对焦到可获得流体中运动颗粒的清晰图像。推荐以下方法：a）调整运动颗粒的位置，使其仅通过图像采集设备的测量区域；当运动颗粒通过图像采集设备的测量区域时，用频闪光源（如闪光灯）照亮颗粒并采集移动颗b）
粒的图像。
GB/T21649.2—2017/IS013322-2.2006说明：
平行于颗粒运动方向的测量区；2
垂直于颗粒运动方向的测量区域?
图3颗粒运动与观测方向
5操作步骤
5.1总则
现代图像分析仪在对图像进行分析前，有多种增强图像质量的算法。只要测量结果能溯源至原始图像，可采用增强算法。
5.2静态图像分辨率
动态图像分析系统采集的图像的分辨率不仅取决于其光学系统（镜头放大倍数和照相机分辨率）还取决于光照系统及颗粒运动速度当一个直径为x的球形颗粒以速度运动时，颗粒投影面积的中心在时间t内运动距离α，按式（1)计算，其中t为频闪灯闪烁时间或相机快门时间（参见图A.1)。a=uXt
没有进行适当的灰度级别处理前，a不应超过0.5个像素或α*（e一1)个像素，其中e是测得的颗粒直径与静态颗粒直径的比值。颗粒与背景之间的灰度设定应保证二值化图像测得的直径b与静态颗粒的直径工相同。根据粒度分布及预设的置信区间来确定整个系统的分辨率（见ISO13322-1：2004）。5.3校准和溯源
测试前需对设备进行校准，将像素转换为国际单位制（SI)长度单位（例如纳米、微米及毫米）。校准程序应包括视场均匀性检验。校准程序的基本要求是所有测量值应可溯源至标准米，可利用有证的标准测微尺校准图像分析设备实现颗粒图像采集过程中，运动颗粒.特别是小颗粒可能导致粒度测量结果产生严重误差。建议用标准物质对整个系统进行校准。
应选择涵盖整个系统动态范围的校准颗粒，建议用3种不同粒度值的有证颗粒校准仪器，即对粒度4
GB/T21649.2—2017/1IS013322-2:2006值分别为接近测量上限、中间位置和测量下限的颗粒进行测量，5.4粒度分级和放大
采用图像分析法测量粒度时，分辨率的理论极限为一个像素。在最大分辨率为一个像素的条件下，对颗粒逐个计数并存储。为了报告测量结果，有必要定义粒度分级。粒度分级是颗粒总数，动态范围以及最小被计颗粒所包含的像素数量的函数。宜在提供粒度的定量分析报告前将像素大小转换为实际尺寸。
测试过程中，实际仅测量了部分颗粒，且大颗粒更易碰到图像框的边缘。因此，应选择合适的放大倍数保证最大颗粒的最长直径不超过测试区域矩形图像框短边的三分之一（参见附录B）。宜在报告中记录由于处于图像框边缘的大颗粒信息丢失所导致的任何误差可选用的光学分辨率一般优于电子分辨率。5颗粒边缘
图像中颗粒边缘应通过选择合适的阈值来定义，阈值设定取决于图像分析设备的精度。宜通过对比处理过的二值化图像与原始的灰度图像来调整阈值，保证这些二值化图像能够准确可靠地表征原始灰度图像。
5.6测量
颗粒参数的测量取决于所使用的图像分析系统，主要测量以下指标：a）每个颗粒的投影面积（A，），以像素为单位：b）每个颗粒的最大尺寸（最大Feret直径，Timax），以像素为单位；c）每个颗粒的最小尺寸（最小Feret直径，imin），以像素为单位。可定义一个最易于区分的形状因子每个颗粒的投影面积可转换为面积等效直径工·按式（2）计算：/4A
6样品制备
应控制分散介质中颗粒数量，确保颗粒图像不发生重叠。7取样和测量变异性
在确保颗粒不丢失或重复计数的前提下，可实现颗粒计数。应根据粒度分布及设定的置信区间来确定需计数的最少颗粒数量（见ISO13322-1：2004）。为增加测量的可信度，可统计计算多次测量的平均直径和标准偏差等数据进样和图像采集系统的典型示例参见附录C。..（2)
GB/T21649.2—2017/IS013322-2.2006附录A
（资料性附录）
推荐的颗粒速度和曝光时间
利用动态图像法测量运动的小颗粒时有儿点需要特别注意，个直径为工（像素），速度为（像素/秒)的球形颗粒，在曝光时间ts）内，其投影面积的中心移动的距离为α（像素），按式（A.1)计算：a=uXt
在运动方向上测量得到的颗粒直径b（像素）在（a十a）和（r一a）之间，取决于采用的阅值（见图A.1）。因此，当采集到一个运动的球形颗粒的灰度图像，并用预设值将其转换为二值化图像时，图像形状更像一个长椭圆形而不是圆形。二值化颗粒图像的最大尺寸按式（A.2)计算：b=a+a
为使动态颗粒的测量结果与静态颗粒的测量结果一致，建议买与b之间的差值小于0.5像素.按式（A.3）计算：
a=uxto5
.(A.3)
然而，如果仅对大颗粒进行测量（例如，大于10像素，面积等效直径有确定的测量误差），与b的差值（与a相同）),按式（A.4）～式（A.7)计算：TA.ree
其中，are
4XAreal
4XAmeas
.(A.6)
.（A.7)bZxz.net
分别为静止颗粒和被测量颗粒的面积等效直径。Areal，Amc分别为静止颗粒和被测量颗粒的投影面积。
测得的颗粒直径与静止颗粒直径的比值e按式（A.8)计算：A
该方程还可表达为式（A.9)：
a=r(e2-1)
例如，当e小于1.1（相当于颗粒直径有10%的相对误差），α与z关系如式（A.10）：a<0.21
因此，当测量的最小颗粒直径为10像素时，α最大可到2像素，见式（A.11)：a=uXt<2.1
图A,1说明了颗粒图像和阈值，图A.2说明了任意形状的颗粒的延伸。6
.（A.9)
.（A.11)
说明：
曝光时间内移动的距离（像素）：二值化颗粒图像测得的直径（像素）；运动方向和运动速度（像素/s）；静止颗粒的直径（像素）：
图像采集开始时颗粒的位置：
B图像采集结束时颗粒的位置：
.一阈值线：
灰度级。
GB/T21649.2—2017/ISO13322-2:2006图A.1颗粒图像和阅值
GB/T21649.2—2017/ISO13322-2:2006说明：
颗粒运动引起的最大误差；
静止颗粒的投影面积；
曝光时间内运动距离（像素）；运动方向与运动速度（像素/秒）；垂直于运动方向的投影面积的Feret直径；图像采集开始时颗粒的位置；
图像采集结束时颗粒的位置。
图A.2图A.1所示的情形延伸到任意形状颗粒图A.2中Aer按式（A.12)计算：
Aerr=aXap
其中工取决于相对于运动方向的颗粒取向。e按式（A.13)计算：
A real +Aerr
4xaxaF
元XrA.real
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