專業(yè)顆粒分析軟件MIAS

專業(yè)顆粒分析軟件MIAS的 MIAS-1圖像分析軟件的每一條代碼都經過反復推敲和嚴格測試，具有很高的空間效率和時間效率及可靠性和穩(wěn)定性，是從事圖像處理、分析與檢測的有效工具。

圖1.1 系統(tǒng)主界面

MIAS-1提供的圖像處理與分析功能，覆蓋圖像定量分析的幾乎所有應用領域，包括材料、冶金、醫(yī)藥、生物、化工、摩擦學等各種需要利用圖像手段進行統(tǒng)計學和形態(tài)學自動分析、測定的領域。凡是與圖像形態(tài)學有關的各種檢測與分析都可以利用MIAS-1來完成。例如組織細胞形態(tài)學分析，金屬顯微組織及晶粒度分析，油料中污染物含量分析，農業(yè)種子形態(tài)分析，各種微小異形零件幾何尺寸測量，化學工業(yè)中各種反應物粒子的形態(tài)分析等都可以利用MIAS-1來完成。利用MIAS-1提供的分析結果，可使企業(yè)質量控制更具科學依據，提高企業(yè)管理水平和對外形像，是企業(yè)從事科技新產品開發(fā)，產品質量監(jiān)控的有效工具。MIAS-1亦可作為理論教學、實驗分析和基礎科學研究的有效工具。下面是MIAS-1完成的一些圖像處理與分析實例。

圖1.2  網狀圖像變形處理

圖1.3  齒輪輪齒檢測

(a)齒輪圖像 （b）輪齒檢測結果

圖1.4 像邊緣檢測

(a) 原始圖像 （b）邊緣圖像

圖1.5圖像骨架

(a)原始圖像   (b)圖像骨架

圖1.6分葉細胞核分析

(a)原始圖像  (b)分析結果（分葉自動切分）

1.7細胞統(tǒng)計分析

(a)原始圖像     (b)統(tǒng)計分析結果

圖1.8鋼筋根數自動計數

(a) 原始圖像   (b) 自動切分結果   (c) 統(tǒng)計結果

圖1.9 限定區(qū)域內的組織分析

圖1.10 機械零件幾何參數測量

圖1.11 晶粒層片厚度及角度測量

圖1.12 晶界抽取

圖1.13  圖像標注

圖1.14 彩色圖文報告編輯

MIAS-1的主要特點：

符合GB15445，美國ASTM112 及ISO9276標準；

支持TWAIN接口標準掃描儀及數字相機，支持多種圖像采集卡；

充分利用WINDOWS系統(tǒng)資源，支持WIN95，WIN98操作環(huán)境；

新的程序設計手段，全漢化圖文界面，可泊位圖形工具條，使用簡潔、直觀、方便、快捷，只需點擊鼠標，便可完成分析；

提供在線中文幫助提示，無需專業(yè)培訓，便可掌握使用方法；

提供多種功能強大的區(qū)域選取工具，可對任意形狀的區(qū)域進行處理與分析；

可完成包括色度調整，圖像變形，數學形態(tài)學處理，圖像增強，圖像匹配，紋理分析，特征識別等一百多種專業(yè)圖像處理與分析操作；

支持24位真彩色圖像采集、支持RGB、CMY、HSV、Lab、YUV等彩色模型的處理與分析；

分析數據的可視化處理使分析結果與圖像之間構成直接映射關系，便于觀察分析；

*的顆粒自動識別、粘連顆粒自動切分功能，保證了復雜圖像的準確分析；

自動分析處理步驟編輯功能，能夠完成全自動分析過程的設置；

悔步、重復功能，使用戶能夠找到上佳處理路徑；

幾何參數測量功能，細長體、塊狀體、顆粒體、線狀體等各種特征體的自動定量分析功能，分析參數達一萬多項；

分析結果可存入數據庫，進行各種統(tǒng)計分析，或調用Excel制作電子圖表；

圖像輸出功能，可以照片質量輸出圖像，輸出圖像的大小和位置可任意調整，并能按嚴格的標尺輸出圖像。

 MIAS-1主要處理與分析功能

1.幾何尺寸檢測

直線、曲線、圓、橢圓、矩形、任意形的長度、角度、面積、周長不點與直線位置測量、直線與直線、直線與圓弧、圓弧與圓弧等幾何參數測量。測量單位微米、毫米、厘米、分米、英寸任選；

2.圖像變形及幾何矯正

水平鏡像、垂直鏡像、平移、傾斜，縮放、旋轉、透視、漫游、任意、網狀變形等；

3.區(qū)域選取工具

魔杖、套索、橢圓、矩形、圓形工具、方形工具；

4.區(qū)域處理

區(qū)域反選，區(qū)域擴大，區(qū)域縮小，邊界圓滑、平移、縮放、旋轉、任意變形；

5.圖像處理

（1）色調處理

負像、灰值化、色調調整、顏色平衡、亮度反差調整；

（2）圖增像強

照明場均勻、直方圖拉伸、直方圖均衡，灰值函數變換等；

（3）邊緣檢測

Roberts、Laplace、Kirch、Prewitt、水平、垂直、左45、右45等邊緣檢測；

（4）圖像平滑

均值、中值、低通濾波等；

（5）灰值形態(tài)學

腐蝕、膨脹、開、閉，開閉、波峰、波谷、形態(tài)學梯度、混合濾波等；

（6）圖像常數運算

RGB各通道加、減、乘、除、乘方、指數等運算；

（7）圖像間運算

RGB各通道加、減、乘、除、與、或、非、與非、或非、距離、特征與等運算；

（8）其他濾波器

自定義濾波器、馬賽克、黑斑去除、黑區(qū)增強等；

6.分析目標處理

分析目標擴大，分析目標縮小，邊界圓滑、分析目標刪除、孔洞填充、內外輪廓抽取、形態(tài)學梯度，骨架化，骨架純化，分支修剪，斷點修復等；

7.分析參數

包括：

（1）幾何參數

（2）位置參數

（3）當量幾何參數

（4）外接幾何參數

（5）光密度參數

（6）形態(tài)學參數

（7）矩參數

（9）孔洞參數

（10）其他參數

其中個體參數100多項，統(tǒng)計參數100多項，分析參數總數達10000多項；

8.分析參數可視化處理

分析結果與圖像之間直接影射顯示。特定目標及其長軸、質心、外接矩形、凸包，編號等抽取顯示。分析目標不同透明度顏色疊層顯示；

9.其他功能

系統(tǒng)還提供了吸管、畫筆、填充、直線、移動、剪裁、標尺、測量等幾十種交互式處理工具，可完成圖像變形、加注標尺、箭頭、文字、繪制各種圖形等操作。

MIAS-1系統(tǒng)結構

MIAS-1可分為以下幾個功能部分：

1．圖像處理部分

2．區(qū)域選取與處理部分

3．分析目標選取與處理部分

4．目標分析部分

5．圖像輸入輸出部分

6．系統(tǒng)參數設置

7．交互式工具

8．圖文報告生成器

MIAS-1完成圖像分析的過程，可用下面的框圖來描述：

圖1.13系統(tǒng)工作原理框圖

下面對框圖作一些解釋。

系統(tǒng)參數設置

在作分析之前，首先要完成對系統(tǒng)各項參數的正確設置，這些參數包括：

（1）采集圖像的大小

系統(tǒng)通過圖像采集卡采集到的圖像尺寸，可采集圖片尺寸大于等于32×32，小于等于768×576。

（2）尺寸標定

尺寸標定用于確定每一個像素所表示的實際尺寸，單位為微米/像素，毫米/像素，厘米/像素，英寸/像素等可根據需要選擇。

（3）落射光透射光設定

當要分析的目標較背景亮度高時，應采用落射光分析，否則采用透射光分析。

（4）分析參數設定

系統(tǒng)提供了一百多種分析參數（見后面分析參數列表），分析時，系統(tǒng)自動完成全部參數的測量與計算。利用這些參數，還可以進一步完成一百多項統(tǒng)計分析，故系統(tǒng)總共可完成一萬多項參數分析。在實際應用中，并不需要所有這些參數，可以通過分析參數設定功能來確定實際要輸出的分析參數。

（5）自動處理與分析步驟設定

在實際應用中，經常會遇到需要多次重復的操作，這時可以用自動分析與處理步驟設定功能，實現自動處理與分析。大部分圖像分析工作，需要在實際操作中摸索確定優(yōu)異處理路線，將這些分析步驟利用自動處理與分析步驟設定功能記錄下來，可以使一些比較復雜的處理與分析過程一步完成。

上述設置過程也可以在分析過程中完成，用戶可根據實際應用情況來確定。

系統(tǒng)參數設置完成后，便可以開始進行圖像分析工作。框圖中給出了分析過程的流程。

圖像輸入

為了完成圖像分析工作，首先要輸入圖像。圖像可以通過攝像機采集，可以從磁盤中讀入，也可以從剪貼板中輸入。

區(qū)域選取

圖像輸入系統(tǒng)后，應根據情況選取分析區(qū)域。分析區(qū)域就是用戶對圖像感興趣的區(qū)域，可以是一個矩形，也可以是任何形狀和大小的區(qū)域。如果沒有選取分析區(qū)域，則整個圖像都將做為系統(tǒng)分析對像。系統(tǒng)提供了六種工具用于選取分析區(qū)域，這些工具包括：魔杖、橢圓形區(qū)域選取工具、矩形區(qū)域選取工具、套索區(qū)域選取工具、圓形區(qū)域修正工具、方形區(qū)域修正工具。

分析區(qū)域處理

分析區(qū)域選定后，可以根據需要對分析區(qū)域的幾何形狀和位置、大小等作進一步處理。系統(tǒng)提供了9種區(qū)域處理方法。

圖像處理

圖像處理的目的是為了更好地完成圖像分析。系統(tǒng)為圖像處理提供了大量工具和算法，大體可以分為幾何處理、圖像增強處理、圖像平滑處理、灰值形態(tài)學處理、圖像間的運算處理等。

目標選取

圖像前期處理完成后，便可以對要分析的目標進行各種分析。在分析之前，首先應選取要分析的目標，選取的方法是將要分析的目標涂上標記顏色。系統(tǒng)提供了三種目標選取方法和九種目標選取處理工具，這些工具包括：直線、鉛筆、套索、橢圓、矩形、圓形限域、方形限域、填充、剪刀工具。

目標處理

分析目標選取完成后，可以對選中的目標作進一步處理。這些處理包括分析目標擴大、縮小、中值濾波，邊緣圓滑、邊界抽取、骨架化等。另外，系統(tǒng)還提供了九種目標處理工具，可完成目標的各種交互式處理。

目標分析

完成目標選取與必要的處理后，便可以進行目標分析。系統(tǒng)提供了顆粒自動切分分析、含孔自動分析、直接分析等分析方法。

分析結果觀察及數據處理

目標分析完成后，會得到一百多項分析數據，系統(tǒng)會自動將這些分析數據和圖像目標之間建立起一一對應的關系。這時可以根據數據查找對應的目標，或根據目標觀察對應的數據。另外，還可以對分析數據進行排序、編號、刪除等操作。由于這些數據直接來自原始圖像，同時與分析目標之間存一一對應的關系，我們稱這些數據為可視化數據。

如果希望對這些原始數據作進一步分析，系統(tǒng)還提供了一百多項統(tǒng)計分析算法；如變異系數、極差、均值、標準差、一元分類統(tǒng)計分析等。如果希望作更詳盡的分析，系統(tǒng)還可以將分析結果傳入Excel完成圖表制作及各種統(tǒng)計分析，詳盡操作方法參見第九章。

樣本分析與圖文報告制作

系統(tǒng)為用戶提供了一個功能完備的圖文報告生成器，用戶可以將采集到的圖像和分析結果組織成精美的彩色圖文報告打印輸出或存檔。