Obrazová analýza Obrazová analýza • umožňuje zpracování obrazových dat pomocí matematické morfologie • výsledkem je stanovení distribuce velikosti a morfologických parametrů částic. Obraz (Image) - soubor (Image file) s nejrůznějšími koncovkami, formáty Plné formáty (TIFF, BMP, Raw,…) 4,8 MB vs. Kompresní formáty (JPEG, GIF, PNG, …) 88 KB - 1,1 MB JPEG (.jpg; Joint Photographic Experts Group); GIF (.gif; Graphics Interchanged Format); 8 bit-per-pixel bitmap img; 256 barev. PNG (.png; Portable Network Graphic); novější než GIF, není pod patentovou ochranou, 24 pxl, RGB, greyscale. Obrazová analýza Fotografie květiny komprimovaná se vzrůstajícím komprimačním poměrem zleva doprava. Porovnání JPEG a PNG: všimněte si roztřepených okrajů v JPEG oproti čistým okrajům PNG. PNG (portable Network Graphics) Jeho komprese může být nezztrátová. JPEG/JFIF (JPEG File Interchange Format) ZTRÁTOVÁ KOMPRESE Není vhodný pro ukládání vědeckých dat ani pro čárovou grafiku – jeho formát v ní vytváří viditelné a rušivé artefakty. Digitální obraz – soubor pixelů Obrazová analýza Sledování vlivu složitosti tvaru a rozlišení objektu na morfologické parametry. Původní obrázek 4x4 pixely 512x512 pixelů32x32 pixelů16x16 pixelů8x8 pixelů 64x64 128x128 Pro charakterizaci tvaru, je nutné použít pro nejmenší objekty měřeného vzorku rozlišení 64x64 pixelů až 128x128 a vyšší – dle složitosti tvaru. Z těchto údajů lze vyvodit minimální rozlišení pro charakterizaci souboru objektů, minimálně cca 1200x1200 pixelů na snímek, při počtu objektů v řádu stovek až prvých tisíců. Pro elementární zjištění velikosti objektů, postačuje i pro složitější tvary minimální rozlišení 8x8 pixelů na jeden objekt/částici vzorku. Obrazová analýza 64x64 pixelů 2048x2048 pixelů 128x128, 256x256, 512x512, 1024x1024 Pro ověření výsledků vyplývajících z modelových tvarů. Obrazová analýza 1024x1024512x512 128x128 64x64 256x256 2048x2048 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 rozlišení (pixely) max.Fferet/obrvod/plocha(µm/µm2) Max. Feret Obvod Plocha 44,3 95,54 0 20 40 60 80 100 120 0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-65 velikost (mikrony) početčástic(%) 64x64 128x128 256x256 512x512 1024x1024 2048x2048 První přibližně adekvátní hodnoty morfologických parametrů Max. Feretu, obvodu a plochy získáme při rozlišení minimálně 1024x1024 pixelů na snímek. • Rozdíl mezi počtem detekovaných objektů v intervalu 0-5 mikronů při rozlišení 64x64 a 2048x2048 je cca 51 %. Obrazová analýza Obrazová analýza Digitální obraz – soubor pixelů - každý čtvereček reprezentuje pixel RGB bitmapa Výsledná barva každého pixelu je složena z příspěvku červené, zelené a modré barvy. Binární obraz Každému pixelu je přiřazena jedna ze dvou hodnot, černé 0, bílé 1 Původní obraz Binární obraz Segmentatace RGB/HSI Konečný binární obraz po morfologických binárních operacích Morfoloické binární operaceKalibrace Měření Obrazová analýza Jak obrazová analýza funguje ? Obrazová analýza Jak obrazová analýza funguje v praxi? Obrazová analýza Vybrané morfologické parametry Srovnání výsledků různých morfologických parametrů jednoho souboru částic Obrazová analýza Obrazová analýza Příklad – stanovení distribuce velikosti Obrazová analýza Lineární x logaritmické měřítko osy 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 size number 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 size volume Početní x objemová procenta Obrazová analýza Početní x objemová procenta Obrazová analýza Početní x objemová procenta 60-65 μm :3 částice = 39 % objemu !!! 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Size (um) Volume Obrazová analýza Příklad – stanovení morfologických parametrů tvaru Příznak DUL 32 0 02 09 06 Plocha 281,57 104,52 Kruhovitost 0,814 0,673 Protažení 1,88 2,72 Obrazová analýza Příklad – analýza vzorku obsahujícího různé druhy částic Obrazová analýza Příklad – stanovení tloušťky vrstev a velikosti peletek Závěr Laserová difrakce • rutinní analýza stejného typu vzorku • dobrá opakovatelnost – po vývoji dobré metody • neměří reálnou velikost, ale velikostí ovlivněnou vlastnost Obrazová analýza • rychlá – není třeba vyvíjet metodu • možnost měřit zcela odlišné vzorky • měří reálnou velikost a tvar částic • malé množství vzorku