图像分析作为一种量化颗粒尺寸和形状信息的技术已经存在多年。在数字图像分析出现之前，简单的测量方法，如Feret和Martin的卡尺直径被用来分类颗粒大小，这些测量方法的简单比率可以用来描述颗粒形状。
卡尺测量问题
然而，从图1中可以看出，这些简单的卡尺测量显示方差依赖于粒子在二维视场的方向。
图1所示。方差的例子可能与简单的卡尺测量，如Feret的水平(Fh)和Feret的垂直(Fv)直径。
数字图像分析
随着数字图像分析的出现，这些卡尺措施在鲁棒性方面有所增加，因为主轴变换允许Feret的最大和最小直径很容易找到，并且基于中心矩的形状描述符已经发展，因此消除了2维方向依赖。
这就导致了这样一种情况，即我们现在有一套强健的2维粒子形状和大小因子，可用来帮助我们对粒子系统进行形态描述。
动态图像分析
近年来，计算机处理能力的提高导致了静态和动态图像分析仪器的出现，这些仪器能够快速地对成千上万的粒子进行10个(如果不是100个的话)分类。yabo214这使得用于颗粒形态测定的图像分析，从可能仅分析100个颗粒的定性技术，转向产生统计有效数据的定量技术。yabo214
这两种仪器的例子是Malvern Panalytical公司的PharmaVision 830 (Static)和Sysmex公司的FPIA-2100 (Dynamic)。
粒子取向
图2说明了落在表面上的粒子将采用其最稳定的机械状态的原理。yabo214这意味着他们将呈现他们的最大面积给观察者，作为他们的最长和第二最长的维度(有用的比较结果与其他技术，如筛分的第二最长维度将适用)。
图2。粒yabo214子将采用它们最稳定的机械状态。
形状评估的简化
这是有利的，因为它极大地简化了形状的评估，今天使用的大多数形状因子都是通过在这种条件下评估粒子的二维投影而发展出来的。yabo214
随着动态图像分析仪的出现，粒子可能有能力在三维空间内采用任何方向。yabo214
杆状的粒子yabo214
图3。杆状的粒子。
如果我们考虑如图3所示的棒状颗粒。这种粒子有两个相似的尺寸(宽度和厚度)和一个不同的尺寸(长度)。
因此，它可以根据粒子在三维空间中的定向方式向探测器呈现许多二维形状和尺寸;图4显示了一些可能性。
图4。棒状粒子在三维空间中以不同的方向显示。
棒状粒子方向控制的重要性yabo214
在图像分析软件中，这一粒子在不控制其方向的情况下产生如图5所示的大小和形状分布。
从图5所示的分布中可以看出，对于这个最简单的粒子系统，粒子取向的差异导致其形状和尺寸分布复杂，因为它是纯单分散分布。对于这种粒子的多分散分布，情况将更加复杂。yabo214
图5。不同取向的棒状颗粒的圆度(上)和直径(等效圆面积)分布图如图4所示。yabo214实际的分布应该是一个单峰-在这些分布的最大尺寸和最低的圆度。
这些粒子能yabo214够根据粒子的方向产生无限数量的大小和形状值。如果系统利用再循环或不能确保所有粒子都在焦点上，这种影响将会加剧。yabo214
控制方向
因此，很明显，要产生对不对称粒子有效的、有意义的数据，方向需要严格控制。yabo214
PharmaVision 830
当粉末分散在载玻片上干燥或分散在载玻片上的油中时，该PharmaVision 830控制颗粒方向;无论哪种方法，粒子的方向都是确定的，因为粒子将采用它们最稳定的机械方向。yabo214这也有额外的好处，确保粒子保持在一个相对恒定的焦点平面内，消除了需要失焦拒绝算法。yabo214
Sysmex fpia - 2100
Sysmex FPIA-2100是一种动态图像分析系统，它还可以确保粒子的有利方向，并保持在一个狭窄的聚焦平面内。yabo214FPIA-2100通过采用专利的水动力聚焦系统实现了这一点;如图6所示。
图6。FPIA-2100所采用的流体动力聚焦系统图解。
水动力聚焦
在水动力聚焦过程中，试样流被注入两套鞘流之间;这导致样品流变窄，变成平面。因此，样品流被保留在仪器的焦点平面上，流中的粒子将自然地与它们最大的区域朝向探测器对齐，从而确保粒子方向一致。yabo214
测量过程中的粒子取向
在FPIA- 2100测量yabo214过程中捕获的粒子的例子，图7，充分说明了在测量过程中粒子的方向是发生的。
图7。用ffia - 2100测量的玻璃棒颗粒的例yabo214子。注意一致的对齐，即使最小和最低的长宽比粒子。yabo214
这种向检测器呈现一致粒子方向的能力极大地简化了图像分析，并允许粒子形状和大小的趋势易于识别，并使相关样本之间进行比较。
为了说明这一事实，图8显示了在PharmaVision 830上对棒状粒子的分析结果。yabo214粒径增大和圆度减小的趋势是清晰可见和明确的。
图8。棒状材料颗粒直径与圆度的三维图。结果表明，随着直径的增大，圆度相应减小，说明颗粒宽度固定，长度增加。
如果没有一致的粒子方向，图8中观察到的趋势即使不是完全消失在统计噪声中，也至多是不那么明显。
结论
今天的分析者所使用的大多数形状描述符都是在对机械稳定取向中呈现的三维粒子/特征的二维研究中发展而来的。yabo214
粒子方向的变化会导致数据质量和再现性的降低。与传统的集成表征技术相比，图像分析技术的主要优势是对形状和尺寸特征差异的敏感性。为了防止统计噪声降低这种灵敏度，需要一些粒子方向一致的方法。
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该信息的来源、审查和改编来自Malvern Panalytical提供的材料。亚博网站下载
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