粒子解析 画像粒子計測法:シャドウグラフ

画像粒子計測法(シャドウグラフ)とは

粒子解析とは、様々な手法で取得した画像を基に、粒界を分離し閾値を元に画像内の粒子の個数や平均直径、形状などの情報を分式する手法で、粒子の個数、側長、面積、角度、ポリゴン、輝度、形状、円相当径、周囲長等を算出します。実際の撮影像では影や明るさのムラが多く発生するため、解析精度は二値化の精度に依存します。

画像法粒子解析のうちシャドウグラフ法では、粒子に対して、バックグラウンド照明つまり背景方向から照明を照射し、カメラで粒子の画像を取得します。影絵(シャドウグラフ)となった粒子の画像を基に専用ソフトウエアで解析する手法です。噴霧状態にある粒子の流速や速度分布は、PIV解析する事で取得できます。

特徴

シャドウグラフ画像の解析精度向上のための前処理として、濃度調整や平滑化、スパイク除去を始め、様々なフィルタ機能を備えています。 特に影ムラ除去(シェーディング補正)や、特定の帯域の輝度補正(DCE)、粒界 抽出(セパレータ )などのフィルタは高精度な解析の実行に非常に有効です。

Squidstat特徴
  • 極めて高い2値化精度
    粒子の自動解析では検出対象の二値化の精度が重要ですが、実際の撮影 では二値化の妨げになる影や明るさのムラが多く発生します。DCEフィル ターは任意の帯域のみのゲインを調整し、抽出に適したコントラストに最適化 します。他、背景除去に適したシェーディング補正機能もあります。
  • 高精度な粒子の抽出
    粒子解析を行う際、正確に粒子を分離、検出することが求められます。二値化処理のみだと、隣り合った粒子を分離することが困難です。セパレータフィルタを用いることで、粒子の境界に補助線を這わせ、粒子を分離できます。粒子が明るい/暗い場合、密度が高い/低い場合など、様々な条件で高精度に粒子を分離します。
  • 一括処理に対応
    1枚ずつの解析はもちろん、複数枚の画像を一括処理、解 析(スタック処理)し、データを累算していくことも可能です。
  • 比較的大きな粒径を計測する事が可能(10um以上)
  • ROI設定可
  • 面積、円相当径、周囲長等の他、形状、座標、濃度、最近 傍粒子間距離、等100以上の項目を自動で算出可能
  • 定型処理を簡単にマクロ化可能

用途

用途
  • ウイルス検査
  • 微粒子製品の異物検査
  • マイクロバブルの気泡径の連続解析
  • ウエハー配列の構造解析
  • 食品(フレーバー原料、小麦粉、固形パウダーなど)の検査
  • 塗料(顔料、スプレー)の検査
  • インクジェットノズルから射出されるインクの挙動、形状、速度
  • オイル内部の気泡の流動、流速分布の連続解析(オプション、PIV解析)
  • 配管のキャビテーションの流動検査
  • 金属粉末、カーボン粒子、活性炭、光触媒(酸化チタン)、セラミクスの検査
  • 電極材料の検査

システム構成

  • 制御/解析用PC
  • タイミングコントローラ
  • カメラ
  • バックグラウンド照明(LED、レーザー)
  • 色素ボックス(オプション)
  • 解析用ソフトウエア
  • PIV解析用ソフトウエア

システム一覧

バックグラウンド照明による影絵的撮影法による粒子解析システム

レーザーシャドウグラフ

光源を変更し計測精度を向上させた画像法による粒子解析システム

レーザー色素シャドウグラフ

計測事例

レーザー色素シャドウグラフ撮影による画像 
射出された液滴は尻尾のついた状態であることが観察できる
(資料提供:山形大学インクジェット研究センター)

オイル内部に発生した気泡をシャドウグラフ撮影
粒径や形状解析のみならず、PIV解析することで流速や速度分布が計測可能. 時系列データの取得にも対応

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