PIAS-颗粒分析系统

1、 pias 颗粒分析系统particles image analysis system 快速参考手册概述欢迎使用pias 颗粒分析软件。pias 颗粒分析系统是一工作在windows 操作系统下的24 位真彩色通用颗粒检测与分析系统。pias 采用先进的颗粒分析算法，能对各种颗粒进行处理、分析和检测，是颗粒检测与分析的有效工具. 一、pias 能完成那些工作pias 提供的颗粒处理与分析功能，覆盖颗粒定量分析的几乎所有应用领域，包括材料、冶金、医药、生物、化工、摩擦学等各种需要利用颗粒手段进行统计学和形态学自动分析、测定的领域 . 凡是与颗粒形态学有关的各种检测与分析都可以利用pias 来完成

2、 .例如组织细胞形态学分析，金属显微组织及晶粒度分析，油料中污染物含量分析，农业种子形态分析，各种微小异行零件几何尺寸测量，化学工业中各种反应物粒子的形态分析等都可以利用pias 来完成。利用pias 提供的分析结果，可使企业质量控制更具科学依据，提高企业管理水平和对外形象,是企业从事科技新产品开发, 产品质量监控的有效工具。pias 亦可作为理论教学、实验分析和基础科学研究的有效工具。二、pias 的主要特点符合 gb15445，美国 astm112 及 iso9276 标准；支持 twain 接口标准扫描仪及数字相机，支持多种颗粒采集卡；充分利用windows系统资源，全面支持win98，

3、winme/win2k/winxp 操作环境；最新的程序设计手段，全汉化图文界面，可泊位图形工具条，使用简洁、直观、方便、快捷 , 只需点击鼠标，便可完成分析；提供在线中文帮助提示，无需专业培训，便可掌握使用方法; 提供多种功能强大的区域选取工具，可对任意形状的区域进行处理与分析；可完成包括色度调整，颗粒变形，数学形态学处理，颗粒增强，颗粒匹配，纹理分析, 特征识别等一百多种专业颗粒处理与分析功能；支持 24 位真彩色颗粒采集、支持rgb、cmy 、 hsv、lab、yuv等彩色模型的处理与分析；分析数据的可视化处理使分析结果与颗粒之间构成直接映射关系，便于观察分析; 先进的颗粒自动识别、粘连

4、颗粒自动切分功能，保证了复杂颗粒的准确分析；自动分析处理步骤编辑功能，能够完成全自动分析过程的设置；悔步、重复功能，使用户能够找到最佳处理路径; 几何参数测量功能, 细长体、块状体、颗粒体、线状体等各种特征体的自动定量分析功能，分析参数达一万多项。分析结果可存入数据库，进行统计分析， 制作图表， 打印报告， 并可以照片质量输出颗粒。三、pias 主要处理与分析功能1. 几何尺寸检测点、直线、曲线、圆、椭圆、矩形、任意形的长度、角度、面积、周长等几何参数测量 . 测量单位微米、毫米、厘米、分米、英寸任选；2颗粒变形及几何矫正水平镜像、垂直镜像、平移、倾斜，缩放、旋转、透视、漫游、任意、网状变形等

5、；3区域选取工具魔杖、套索、椭圆、矩形、圆形工具、方形工具；4区域处理区域反选，区域扩大，区域缩小，边界圆滑、平移、缩放、旋转、任意变形；5颗粒处理（1）色调处理负象、灰值化、色调调整、颜色平衡、亮度反差调整；（2）图增象强照明场均匀、直方图拉伸、直方图均衡，灰值函数变换等; （3）边缘检测roberts 、laplace 、kirch 、prewitt、水平、垂直、左45、右 45 等边缘检测；（4）颗粒平滑均值、中值、低通滤波等；（5）灰值形态学腐蚀、膨胀、开、闭, 开闭、波峰、波谷、形态学梯度、混合滤波等; （6）颗粒常数运算rgb各通道加、减、乘、除、乘方、指数等运算; （7）颗粒间运

6、算rgb各通道加、减、乘、除、与、或、非、与非、或非、最大、最小、距离、特征与等运算 ; （8）其他滤波器自定义滤波器、马赛克、黑斑去除、黑区增强等；6分析目标处理分析目标扩大，分析目标缩小，边界圆滑、分析目标删除、孔洞填充、内外轮廓抽取、形态学梯度，骨架化，骨架纯化，分支修剪，断点修复等；7分析参数共十一类，包括：（1）几何参数（2）位置参数（3）当量几何参数（4）外接几何参数（5）光密度参数（6）形态学参数（7）矩参数（9）纹理参数（10）孔洞参数（11）其他参数其中个体参数100 多项，统计参数100 多项 , 分析参数。总数达10000 多项。9分析参数可视化处理分析结果与颗粒之间直接

7、影射显示。特定目标及其长轴、质心、外接矩形、凸包，编号等抽取显示。分析目标不同透明度颜色叠层显示；10 其他功能系统还提供了吸管、画笔、填充、直线、移动、剪裁等十多种交互式处理工具; 五、pias 使用方法简介欢迎使用pias 颗粒分析软件。pias 采用先进的颗粒分析算法，能对各种颗粒进行处理、分析、检测。pias 可分为以下几个功能部分: 1颗粒处理部分2区域选取与处理部分3分析目标选取与处理部分4目标分析部分5颗粒输入输出部分6系统参数设置7交互式工具pias 完成颗粒分析的过程，可用下面的框图来描述：下面说明系统的使用方法. 一颗粒输入颗粒有三种输入方式: 1用摄象机采集系统工具颗粒输

8、入区域选取颗粒处理目标选取目标处理目标分析结果输出区域处理系统设置（尺寸标定，落射光透射光设定，分析参数设定，自动处理与分析步骤设定）2从磁盘中调入 3 从剪贴板输入二分析区域选取（roi) 如只对整个颗粒中的某个区域感兴趣，可利用以下六种工具将其选取出来，再对这一分析区域进行处理及分析。如未选取分析区域，则分析将对整幅颗粒进行。1魔杖2椭圆形区域选取工具3矩形区域选取工具4任意形（套索）区域选取工具5圆形区域修正工具6方形区域修正工具三分析区域处理 pias提供了下面多种分析区域处理功能，可对选取后的区域做进一步的处理，这些功能包括以下八类。1分析区域反选2分析区域消除3分析区域缩小4分析区

9、域扩大5分析区域边界外圆滑6分析区域边界内圆滑7分析区域边界内外圆滑8分析区域自由变换四颗粒处理颗粒处理包括以下两大类: 41 颗粒几何变换颗粒几何变换完成颗粒的几何形状变形处理，包括以下处理：1水平镜象2垂直镜象3水平倾斜4垂直倾斜5颗粒缩放6颗粒旋转7颗粒自由变换8颗粒漫游变换42 颗粒处理1负象1灰值化2二值化3色调调整4色调平衡5亮度反差调整6照明场矫正7灰值变换8边缘检测9颗粒平滑10灰值形态学11颗粒运算12自定义滤波器13马赛克五分析目标选取分析目标选取是完成数据分析的关键步骤。我们可以将目标着色( 标记）成不同的颜色, 来完成目标的选取。用于目标标记的颜色可以通过分析目标颜色设

10、置功能来完成。1分析目标选取 2分析目标颜色设置六分析目标处理1.分析目标缩小2.分析目标扩大3.分析目标边界外圆滑4.分析目标边界内圆滑5.分析目标边界内外圆滑6.分析目标自由变换7.分析目标删除8.分析目标空洞填充9.分析目标外轮廓10.分析目标内轮廓11.分析目标内外轮廓12.分析目标形态学梯度13.分析目标骨架化14.分析目标骨架处理七目标分析系统提供了下面分析功能，可以根据分析目标的特征, 采用不同的分析方法，完成几何、光密度、当量参数等11 类共计 100 多项分析，具体功能包括：1颗粒自动切分分析2含孔自动分析3块状体分析为了方便提观察分析结果，系统提供了下面可视化功能: 1目标

11、编号2单目标分析结果观察1 视场分析结果观察分析结果处理分析操作完成后，得到的分析结果数据会显示在下图所示的数据对话框内。这些数据与图像之间存在一一对应的关系。我们称这些数据为可视化数据。利用它们可以直接找到对应的图像目标。同样，根据图像目标也可以找到其对应的数据。对可视化数据可以做下面的操作：（1）数据与图像目标之间的映射.操作如下 : 1）数据到图像目标的映射：用鼠标点击数据，对应的目标会用红色轮廓显示。2）图像目标到数据的映射: （2）数据的排序操作用鼠标点击相应参数的表头，该项参数便会按从小到大的次序从新排列。（3）分析目标删除由于分析数据与分析目标之间存在一一对应的关系，故通过删除列

12、表中的数据便可删除相应的目标。数据分析系统完成图像分析测试后,得到全部可视化参数，在此基础上可加入面向应用的分类数据.分析。在分析选项中选取统计分析选项到表框,再按分析键，弹出单项参数分析对话框。其中， 参数选项列表框中给出了系统检测的所有参数，共计100 项。运算选项列表框给出了关于这些参数的所有运算，共计90 项，即对每一种测量参数，系统可完成90种不同的运算，故系统共可完成9000 项参数分析 . 另外，插入选项中给出了一些视场和分析区域有关的参数，共计11 项。对话框的右边为各项参数按图标绘制的直方图和累积分布。对话框的下部为各项参数完成不同运算后得到的结果。用户可根据不同的应用完成不

13、同的分析，并制作不同的分析报表。例如，要得到视场中分析目标的总数、总面积和总周长的分析结果，可以按下面方法做报表：1）在插入选项列表框中选分析目标总数。2）在参数选项列表框中选面积3）在运算选项列表框中选代数和4）按计算键结果便出现在分析结果列表框中，这时可存盘或打印. 数据存盘数据存盘可根据不同的选项来完成。按选项键,会弹出分析参数选取对话框,从中可选取相应的参数，按存盘选项列表框，可选择数据的存盘类型。调用 excel 作数据统计分析如果用户希望对数据作各种特殊分析，可以通过系统提供的ole 自动化功能直接调用office 的 excel 来完成。在分析选项中选调用excel,按分析键，

14、系统会激活excel 并将所有选中的参数直接键入excel。这时，用户可利用它完成数据的进一步分析. 单目标分析目标分析完成后，选中分析菜单中的单项分析选项，这时鼠标会变成一个手指，用手指点击要分析的目标，便会弹出单目标分析对话框。目标图像以及相应的参数会显示在对话框中 ,选择特征显示列表框中的不同特征，这些特征更会标注在图像上。自动分析对于大量重复的操做和处理分析过程，系统提供了自动处理及分析功能. 首先， 选择设置菜单选项中的自动分析步骤设置项，此时会弹出操作排序对话框，将可选择操作中列出的图像操作选入实际执行操作序列，以后操作时,按分析菜单中的自动分析项便可完成预先设定的操作步骤。八、系

15、统参数设置在完成各种分析之前，应当设置好各种分析参数。系统参数设置包括以下几项内容: 1.落射光分析2.透射光分析3.自动处理及分析步骤设置4.系统测量尺寸设置5.采集颗粒尺寸设置6.分析参数设置7.分析统计参数设置落射光分析当光线从分析目标的正面照射时，往往表现为目标的亮度比背景的亮度高，这时应选择落射光分析。透射光分析当光线从分析目标的背面照射时，往往表现为目标的亮度比背景的亮度暗，这时应选择透射光分析. 系统尺寸标定九系统工具1区域移动工具2颗粒移动工具3颜色蘸取工具4画线工具5铅笔工具6填充工具7魔杖8椭圆形区域选取工具9矩形区域选取工具；10任意形（套索）区域选取工具11圆形区域修正

16、工具12方形区域修正工具13标尺工具14调色板分析参数系统可以完成的分析参数分个体参数和统计参数两大类。个体参数是对单个目标通过测量和相应的运算直接得到的，这些参数共计100 项，下面为各参数的列表：面积、周长、长轴、短轴、x投影长度、 y投影长度、 x投影周长、 y投影周长最左端 x 坐标、最左端y坐标、最右端x 坐标、最右端y 坐标、最上端x 坐标、最上端y坐标、最下端x坐标、最下端y坐标、形心x坐标、形心y坐标、长轴与x轴夹角、外接圆圆心 x坐标、外接圆圆心y坐标、外接矩形形心x坐标、外接矩形形心y坐标当量圆直径、当量圆周长、当量圆体积、当量方形边长、当量方形周长、当量方形体积、当量椭圆

17、长轴、当量椭圆短轴、当量椭圆面积、当量椭圆周长、当量椭圆体积外接圆直径、外接圆面积、外接圆周长、外接矩形宽、外接矩形高、外接矩形面积、外接矩形周长、凸包面积、凸包周长积分灰度级、目标所有点灰度级之和。最大灰度级、最小灰度级、平均灰度级、灰度级中值灰度级标准差、积分红灰度级、目标所有点红灰度级之和。最大红灰度级、最小红灰度级平均红灰度级、红灰度级中值、红灰度级标准差、积分绿灰度级、最大绿灰度级、最小绿灰度级、平均绿灰度级、绿灰度级中值、绿灰度级标准差、积分蓝灰度级、最大蓝灰度级、最小蓝灰度级、平均蓝灰度级、蓝灰度级中值、蓝灰度级标准差圆度、矩形度、短轴长轴比（偏心度）、外接矩形长宽比( 体态比

18、) 、周长与凸包周长比( 凸度) 面积与凸包面积比(密致度 ) 、边界能一阶不变矩、二阶不变矩、三阶不变矩、四阶不变矩、五阶不变矩、六阶不变矩、七阶不变矩孔数、孔总面积、孔总周长、最大孔面积、最大孔周长、最小孔面积、最小孔周长、最大孔圆度、 最小孔圆度、 平均孔圆度、孔最大外接矩形长宽比( 体态比 ) 、孔最小外接矩形长宽比( 体态比 ) 、孔平均外接矩形长宽比( 体态比）、去孔面积、去孔周长、去孔质量、欧拉数孔洞面积与目标面积比质量、分析目标总数、分析目标总面积、分析目标总周长、分析区面积、分析区周长、视场面积、 视场周长、目标面积与分析区面积比、目标面积与视场面积比、分析区面积与视场面积比

19、统计参数是对个体参数群体利用数理统计方法得到的参数，共计 100 多项。下面给出了统计参数列表，其含义可在有关数理统计书中找到，这里仅对其中的部分作出解释。分析目标总数、分析区面积、分析区周长、视场面积、视场周长、目标总数/ 分析区域面积目标总数 /分析区域周长、 目标总数 / 视场面积、 目标总数 / 视场周长、 分析区域面积/视场面积、分析区域周长/视场周长代数和、最大值、最小值、中值、算术均值、几何均值、方差、标准差概率误差概率误差为一个数,绝对值比他大的误差和绝对值比他小的误差出现的可能性一样大. 平均误差极差最大值与最小值之差。变异系数、 偏态系数分布偏离对称情况的度量。峰态系数分布

20、倾向聚集于均值附近的度量。熵等概率分布具有最大熵。代数和 / 目标总数最大值 / 目标总数、最小值/ 目标总数、中值/ 目标总数、算术均值/目标总数、几何均值 / 目标总数、方差/ 目标总数、标准差/ 目标总数、概率误差/ 目标总数、平均误差 / 目标总数、极差/ 目标总数、变异系数/ 目标总数、偏态系数/ 目标总数、峰态系数/ 目标总数熵/ 目标总数代数和 / 分析区域面积、 最大值 / 分析区域面积、 最小值 / 分析区域面积、 中值 / 分析区域面积算术均值 /分析区域面积、 几何均值 / 分析区域面积、 方差 / 分析区域面积、 标准差 / 分析区域面积、 概率误差 / 分析区域面积、平均误差 / 分析区域面积、极差 / 分析区域面积、变异系数/分析区域面积、偏态系数/ 分析区域面积、峰态系数/ 分析区域面积熵/ 分析区域面积代数和 / 分析区域周长、 最大值 / 分析区域周长、 最小值 / 分析区域周长、 中值 / 分析区域周长算术均值 /分析区域周长、 几何均值 / 分析区域周长、 方差 / 分析区域周长、 标准差 / 分析区域周长、 概率误差 / 分析区域周长、平均误差 / 分析区域周长、极差 / 分析区域周长、变异系数/分析区