GB/T 21649.1-2024 粒度分析 图像分析法 第1部分：静态图像分析法

ICS19120

CCSA.28

中华人民共和国国家标准

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

代替GB/T216491—2008

.

粒度分析图像分析法

第1部分静态图像分析法

:

Particlesizeanalysis—Imageanalysismethods—

Part1Staticimaeanalsismethods

:gy

ISO13322-12014IDT

(:,)

2024-09-29发布2025-04-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅳ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语定义和符号

3、…………………………1

图像采集的准备

4…………………………4

本方法要求的样品制备

5…………………5

所采集的图像质量

6………………………6

图像分析

7…………………7

计数程序

8…………………7

粒度结果的计算

9…………………………10

校准和溯源性

10…………………………11

准确度

11…………………11

测试报告

12………………13

附录资料性在给定精确度下对测试颗粒数量的评估

A()……………14

附录资料性颗粒边缘检测的常用方法

B()……………18

附录资料性典型图像分析法的流程图

C()……………19

参考文献

……………………20

Ⅰ

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件是粒度分析图像分析法的第部分已经发布了以下部分

GB/T21649《》1。GB/T21649:

第部分静态图像分析法

———1:;

第部分动态图像分析法

———2:。

本文件代替粒度分析图像分析法第部分静态图像分析法与

GB/T21649.1—2008《1:》,

相比除结构调整和编辑性改动外主要技术变化如下

GB/T21649.1—2008,,:

增加了术语图像对比度见

———“()”(3.1.3);

增加了符号x和x见

———10,390,3(3.2);

增加了样品制备方法的说明见

———(5.5);

增加了重叠测量框的分析方法见

———(8.3.3);

增加了图像失真识别见

———(10.2.2);

增加了准确度章节见第章

———“”(11)。

本文件等同采用粒度分析图像分析法第部分静态图像分析法

ISO13322-1:2014《1:》。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会提出并归口

(SAC/TC68)。

本文件起草单位北京市科学技术研究院分析测试研究所北京市理化分析测试中心弗尔德

:()、

上海仪器设备有限公司深圳市八六三新材料技术有限责任公司雁栖湖基础制造技术研究院北京

()、、()

有限公司长兴隆盛钙业股份有限公司深圳市粤能环保科技有限公司浙江中平粉末冶金有限公司

、、、、

芯体素杭州科技发展有限公司北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所中国计量科学研

()、、

究院国家纳米科学中心仪思奇北京科技发展有限公司合肥鸿蒙标准技术研究院有限公司中国计

、、()、、

量大学山东理工大学北京粉体技术协会

、、。

本文件主要起草人高原王瑞青王鑫侯长革孙永康罗惠军郑赟董亮李晨佟莉陈寿

:、、、、、、、、、、、

周南嘉刘俊杰毛璐马荣常怀秋朱晓阳杨正红窦晓亮朱培武刘伟周素红

、、、、、、、、、、。

本文件于年首次发布本次为第一次修订

2008,。

Ⅲ

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

引言

本文件旨在为图像分析法测定粒度提供指导

。

图像分析法是一项在不同应用领域广受欢迎的技术本文件给出了所用技术及其验证的标准化

。

描述

。

中的本部分并不特指具体仪器仅限于与粒度分析精度相关的图像采集部分

GB/T21649,。

本文件描述包括了多种校准检验方法推荐使用标准格栅作为粒度校正标尺

,。

但是测量已知粒度的颗粒如认证研究过的颗粒或其他标注物质可以估算仪器引入的可能的系

,,,

统不确定度

。

从样品分样到得到最终结果的分析过程中每一步引入的误差都累计到总的测量不确定度中所

,,

以估算每一步产生的不确定度是非常重要的

,。

为保证所做的测量与本文件一致并可以溯源本文件中规定了基本操作

,。

由两部分组成分别以静态图像和动态图像两种情况对图像分析法进行规定

GB/T21649,。

第部分静态图像分析法规定了待测颗粒速度相对于成像设备光学系统的轴速度为零时

———1:。

的以测定颗粒粒度分布为目的的图像分析方法方法仅规定通过完整像素计数法分析图像

,。

的方法

。

第部分动态图像分析法规定了将图像从具有相对运动的粒子传输到实际系统中的二进

———2:。

制图像的方法其中图像中的粒子被单独分离

,。

第部分表征对象为静止颗粒图像精度高但颗粒对象少第部分表征对象为运动颗粒可以测

1,,;2,

量更多数量的颗粒但颗粒运动会造成图像模糊影响分析精度

,,。

Ⅳ

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

粒度分析图像分析法

第1部分静态图像分析法

:

1范围

本文件规定了待测颗粒相对于成像设备的光轴速度为零时用于测量颗粒粒度分布的图像分析方

,

法良好分散待测颗粒并固定在测试仪器的物面上通过移动载物台或摄像头仪器的视场可以实现

。。,

对物面上颗粒图像的采集同时又不会引起颗粒图像的运动模糊随后对图像进行分析

,。。

本方法适用于通过光学或电子检测系统获取的数字图像分析本方法并不涉及获取图像的方

。

法尽管检测参数设置与校准对颗粒粒度测定的准确度影响很大本方法仅涉及通过完整像素计数法

,。

分析图像的方法

。

粒度分布的类型基于数量或是体积和分布宽度对为确保在指定的置信区间内取得预期的测试准

()

确度所测定的颗粒数量具有很大影响实例见附录

,。A。

为使测量的颗粒数足够多从而实现所要求的测量精密度可以采用自动分析技术

,,。

本文件不涉及样品制备为确保试验结果的准确度和精密度待测颗粒的采样分散和代表性取样

。,、

都是操作过程中的至关重要环节

。

注关于采样和样品制备的细节详见和

:ISO14887ISO14488。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中注日期的引用文

。,

件仅该日期对应的版本适用于本文件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

。

粒度分析结果的表述第部分图形表征

ISO9276-11:(Representationofresultsofparticlesize

analysis—Part1:Graphicalrepresentation)

注粒度分析结果的表述第部分图形表征

:GB/T15445.1—20081:(ISO9276-1:1998,IDT)

粒度分析结果的表述第部分由粒度分布计算平均粒径直径和各次矩

ISO9276-22:(Repre-

sentationofresultsofparticlesizeanalysis—Part2:Calculationofaverageparticlesize/diameters

andmomentsfromparticlesizedistributions)

注粒度分析结果的表述第部分由粒度分布计算平均粒径直径和各次矩

:GB/T15445.2—20062:/(ISO9276-

2:2001,IDT)

颗粒材料颗粒特性测试中的抽样和分样

ISO14488(Particulatematerials—Samplingandsam-

plesplittingforthedeterminationofparticulateproperties)

3术语定义和符号

、

下列术语和定义适用于本文件

。

1

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

31术语和定义

.

311

..

面积等效直径areaequivalentdiameter

与颗粒投影有相同面积的圆的直径

。

注通常也称作海伍德直径或等效圆直径

:(Haywooddiameter)(equivalentcirculardiameter)。

312

..

二值化图像binaryimage

由一系列数值为或的像素构成的数字图像在显示屏上显示为明暗两种区域或具有两种不同

01,、

颜色的伪彩色图像

。

313

..

图像对比度contrastofanimage

()()

粒度分析颗粒图像与周围背景的亮度差

<>。

314

..

边缘检测edgedetection

一种判定物体与背景间边界的方法

。

注见分割方法

:“”(3.1.13)。

315

..

费雷特直径Feretdiameter

与颗粒图像轮廓两边相切的平行线之间的距离

。

316

..

视场fieldofview

成像设备能够观察到的区域见图

。1。

注一个数字成像设备的全成像框对应其视野

:。

317

..

灰度图像greyimage

每个像素有不同灰度等级的图像

。

318

..

图像分析imageanalysis

对图像进行处理和数据简化操作并得到数值或逻辑结果的过程

。

319

..

测量区measurementfield

由所有测量框集合组成的区域见图

。1。

3110

..

测量框measurementframe

视场内的一个区域在此区域中对颗粒进行计数和图像分析见图

,。1。

3111

..

像素pixel

图像单元

pictureelement

在水平和垂直方向上均匀采样形成的数字图像中的最小独立单元

。

3112

..

扫描模式rasterpattern

在整个测量区域中测量框的扫描顺序见图

。1。

2

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

3113

..

分割方法segmentationmethod

将拟测量对象与周围环境分离的手段

。

注1从背景分割颗粒图像的方法

:。

注2见边缘检测

:“”(3.1.4)。

3114

..

阈值threshold

将物像从背景中区分出来所设置的灰度等级

。

标引序号说明

:

测量框

1———;

视场

2———;

测量框的扫描模式

3———;

测量区

4———;

视场的放大图

X———。

图1视场测量框扫描模式测量区示意图

、、、

32符号

.

下列符号适用于本文件

。

A颗粒的投影面积

i———i

α水平校正因子

1———

α垂直校正因子

2———

d最小特征长度

———

d圆直径

c———

N待测颗粒数目

———

n圆内实测像素数量

c———

n在尺寸区间x范围内的颗粒原始数量

j———Δj

P颗粒在测量框中存在的概率也被称作因子

i———i(Miles-Lantuejoul)

形状因子

φi———

σ标准偏差

———

V颗粒的相对体积

i———i

x颗粒的等效面积直径

A,i———i

x物像的水平费雷特直径

F1———

3

GB/T216491—2024/ISO13322-12014

.:

x物像的垂直费雷特直径

F2———

x颗粒i的尺寸

i———

x颗粒的最长尺寸同样也称作最大费雷特直径

Fmax,i———i,

x颗粒的最短尺寸同样也称作最小费雷特直径

Fmin,i———i,

x物像的水平尺寸

1———

x物像的水平尺寸单位为国际单位制长度单位

1,m———,

x物像的水平尺寸单位为像素

1,p———,

x物像的垂直尺寸

2———

x物像的垂直尺寸单位为国际单位制长度单位

2,m———,

x物像的垂直尺寸单位为像素

2,p———,

x按体积分布计算累积到所对应的粒径值

10,3———,10%

x按体积分布计算累积到所对应的粒径值

90,3———,90%

Z矩形测量框的水平边长

1———

Z矩形测量框的垂直边长

2———

4图像采集的准备

41通则

.

运用本文件精确测量颗粒尺寸的前提条件是充分理解图像采集器的参数设置和校准以及实施该

,

测量的目的

。

图像采集器的最终参数设置及校准需要通过迭代的方法实现未知的待测样品的粒度范围影响图

。

像采集器的参数设定这些设定值在得到第一张图像前是未知的为达到粒度测量所要求的准确

。。

性需要对第一张图像进行分析并对图像采集器的参数进行必要的调整本方法应由经过全面培训的

,,。

试验人员对调整过程进行评估

。

考虑到实际情况图像采集仪器的安装和操作宜符合制造商的建议

,。

为达到精确测量粒径的目的整个视场中的光照最好保持均匀并使图像具有高对比度放大倍数

,,。

的设置宜使最小颗粒能覆盖足够的像素以获得符合要求的测量准确性同时确保图像聚焦清晰最小

,,。

颗粒测试所需像素数与其尺寸或与其关联的其他尺寸相关

。

图像失真与许多因素有关但失真的存在及对图像的影响可以通过在视场中选择一些已知大小的

,

颗粒或其他具有相似光学性质的参考对象来确定需要注意的是测量结果只提供二个维度的尺寸即

。,(

X轴和Y轴

)。

42测量步骤

.

试验人员宜决定需要什么样的图像分析结果参数设置和方法的选择取决于所需要的粒度分布

。,

是各粒径段内的颗粒数量还是颗粒体积也和最终结果的准确性和精确性的要求密切相关

,。

对于每个待分析的样品及所用的仪器试验人员应遵循以下步骤

,。

确保图像采集仪器测量框的X轴和Y轴经过校准最好使用经过检定的一维栅格标尺或其他

a);

同等级标准样品

。

确保选择合适的光学放大倍数如保证待测最小颗粒的像素数能够达到测量所需的准确性

b),。

确保设定合理的照明方式和焦距使采集到的图像具有良好对比度和光照均匀性

c),。

确保测量框内相互粘连的颗粒的数量尽