【正文】 3 4 1 大洗 3 4 9 表格 41 然后就可以計(jì)算含水量。計(jì)算所得不同粒徑不同水分含量的試樣數(shù)據(jù)如 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ： 顆粒度 水分含量 0 % % % % 0 % % 表格 42 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 16 頁(yè) pro處理圖片過(guò)程 在顯微鏡下拍攝放大倍數(shù)分別為 10 倍， 20 倍， 40 倍的微標(biāo)尺圖像，用來(lái)。 圖像分析時(shí)定標(biāo)使用。 圖片分析測(cè)量的幾何數(shù)值單位是象素。這是電子圖片本身的性質(zhì)所決定。一個(gè)象素點(diǎn)只代表顯示屏上一個(gè)色點(diǎn)。一條線是由一串象素點(diǎn)所組成，它的長(zhǎng)度就是多少個(gè)象素點(diǎn)。一個(gè)圓形的區(qū)域面積則是其外輪廓所圍住的象素點(diǎn)數(shù)量。 在圖像分析過(guò)程中，程序只能處理象素，要把象素值轉(zhuǎn)換成實(shí)際物體的長(zhǎng)度與面積，就必須告訴程度：一個(gè)象素對(duì)應(yīng)著多大的實(shí)際尺寸，標(biāo)尺的操作就是告訴程序這個(gè)轉(zhuǎn)換的系數(shù)是多少。 定標(biāo)的步驟： 1． 運(yùn)行 imagepro 軟件，打開(kāi)微標(biāo)尺圖片，如 圖 41 所示。本實(shí)驗(yàn)中所得的圖片放大倍數(shù)有兩種，一種是 10 倍的，一種是 20 倍的，需要注意的是處理兩批圖片的時(shí)候要分別定標(biāo)。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 17 頁(yè) 圖 41 2． 將微標(biāo)尺圖片轉(zhuǎn)為灰度圖，并放大，以看的更清晰，進(jìn)而便于下一 步的定標(biāo)。具體操作為鼠標(biāo)左鍵單擊菜單欄 edit，在下拉菜單中選擇 convert to，然后繼續(xù)選擇 gray scale 8，如此就將圖片轉(zhuǎn)為灰度圖了。將圖片放大的方法是鼠標(biāo)滑輪向上滑。效果如 圖 42所示。 圖 42 3． 建立新標(biāo)尺。鼠標(biāo)左鍵單擊菜單欄 measure，在下拉菜單中選擇 calibration，繼續(xù)選擇 spatial，在 spatial 面板上單擊 new 按鈕，將 name 改為 100μ m， unit 選擇μ m，然后單擊 image 按鈕，在框里輸入 100 。然后再圖片上選擇 100μ m 的距離，如 圖 43所示，然后單擊 ok 按鈕，如此就創(chuàng)建了名為 100μ m 的標(biāo)尺。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 18 頁(yè) 圖 43 此處以單個(gè)圖片的一步一步處理過(guò)程來(lái)演示圖片處理的具體流程，然而真實(shí)的操作過(guò)程中由于圖片很多，并非真的這樣一步一步的操作，而是將重復(fù)的可以合并的步驟合并為一個(gè)步驟，即錄制宏，用點(diǎn)擊宏這 一個(gè)操作取代原來(lái)的多步操作，僅僅對(duì)于那些不能用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理的步驟才另外操作。 操作步驟： 1． 打開(kāi)圖片，轉(zhuǎn)為灰度圖，和上邊打開(kāi)微標(biāo)尺圖片的操作相同，不再贅述。 2． 然后是調(diào)整圖片黑白對(duì)比度，以便于分別出背景與測(cè)量的顆粒。方法是，鼠標(biāo)左鍵單擊菜單欄 enhance，在下拉菜單中選擇 display range ，在所示面板中用鼠標(biāo)拖拽 圖 44中的兩條線就可以調(diào)整黑白對(duì)比度，根據(jù)自己的反復(fù)嘗試和經(jīng)驗(yàn)將之調(diào)到合適的程度。然而在批量處理的過(guò)程中 ，如果每個(gè)圖片都這樣調(diào)整黑白對(duì)比度，將增加很大的工作量，因此實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，用的是面板中的 best fit 按鈕，即軟件自動(dòng)將圖片調(diào)整到合適的程度。盡管實(shí)踐證明這樣的自動(dòng)化效果并不太理想，然而為了減少工作量，提高效率，這樣的簡(jiǎn)化是必要的。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 19 頁(yè) 圖 44 3． 選擇測(cè)量區(qū)域。如 圖 45所示，點(diǎn)擊菜單欄上的不規(guī)則圖形選擇按鈕（凹陷的那個(gè)按鈕），鼠標(biāo)左鍵在圖片上某處點(diǎn)擊，即從此處開(kāi)始選擇包圍區(qū)域，鼠標(biāo)左鍵每點(diǎn)擊一次就選擇了一個(gè)點(diǎn)，最終選擇了一個(gè)閉合的多邊形區(qū)域。然后單擊鼠標(biāo)右鍵，就選好了區(qū)域。注意，如果鼠標(biāo)左鍵單擊沒(méi)用選中一個(gè)點(diǎn)而是選擇了一塊邊界，那么是需要調(diào)整選擇模式的問(wèn)題，點(diǎn)擊 trace 按鈕，就調(diào)整到這種選擇模式了。再者其實(shí)不規(guī)則按鈕左邊的兩個(gè) 按鈕，圓形選擇按鈕和方形選擇按鈕其實(shí)都是用來(lái)選擇測(cè)量區(qū)域的，那么為什么本例中選擇不規(guī)則按鈕，而非其他兩個(gè)按鈕哪？是因?yàn)椴捎檬裁催x擇方法取決于圖片，本例圖片中煤顆粒比較大，數(shù)目比較小，因此需要采用不規(guī)則選擇按鈕，認(rèn)真的選擇測(cè)量區(qū)域，如果圖片中煤顆粒數(shù)目很多且顆粒很小，就直接用圓形或者方形選擇按鈕隨便選一個(gè)區(qū)域就可以了，如 圖 46所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 20 頁(yè) 圖 45 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 21 頁(yè) 圖 46 4． 選擇標(biāo)尺。此處在下拉菜單中選擇先前創(chuàng)建的 100μ m 標(biāo)尺，然后點(diǎn)擊 ok 按鈕，如圖 47所示。 圖 47 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 22 頁(yè) 5． 打 開(kāi)測(cè)量面板，選擇測(cè)量項(xiàng)目。具體步驟，鼠標(biāo)左鍵單擊菜單欄上的測(cè)量圖標(biāo)，打開(kāi)測(cè)量面板，然后左鍵單擊 measure，選擇 select measurements ，就打開(kāi)了測(cè)量項(xiàng)目選擇面板。在面板中選擇 area（面積）， aspect（長(zhǎng)寬比）， diameter（ max）， diameter（ mean），diameter（ min），并對(duì)五個(gè)測(cè)量項(xiàng)目設(shè)置測(cè)量范圍，最小值分別設(shè)為 20,1（不用設(shè)置）， 4,3,2 。如 圖 48 所示。 圖 48 6． 然后選擇測(cè)量的灰度范圍。由于前邊已經(jīng)將原圖片轉(zhuǎn)為灰度圖了，因此是通過(guò)選擇測(cè)量的灰度范圍來(lái)區(qū)分背景和被測(cè)的顆粒，故而能準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)倪x擇這個(gè)范圍對(duì)于測(cè)量的準(zhǔn)確性有決定性的影響。操作方法為：返回 count/size 面 板，點(diǎn)擊 select ranges 按鈕，進(jìn)入調(diào)節(jié)截面，鼠標(biāo)拖拽圖中的紅線，待左側(cè)圖片中選中的范圍與實(shí)際情況符合的較好的時(shí)候，點(diǎn)擊 close 按鈕返回。如 圖 49 所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 23 頁(yè) 圖 49 7． 測(cè)量并導(dǎo)出結(jié)果。點(diǎn)擊 count/size 面板中的 count 按鈕，軟件就會(huì)自動(dòng)對(duì)圖片中選中區(qū)域中的顆粒測(cè)定設(shè)定的測(cè)量項(xiàng)目的值。導(dǎo)出結(jié)果的方法是鼠標(biāo)左鍵單擊面板上菜單欄file，在下拉菜單中選擇 append data to file，第一次的時(shí)候會(huì)在桌面創(chuàng)建名為 data 的數(shù)據(jù)文本文件，如 圖 410 所示。如果接著處理下邊的圖片，那么這一批圖片的結(jié)果就都在 data文件中了。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 24 頁(yè) 圖 410 8． 關(guān)閉導(dǎo)出數(shù)據(jù)窗口，關(guān)閉灰度圖圖片，關(guān)閉原圖片，如果還有下一張圖片，那么重復(fù)開(kāi)始下一輪操作。 如果只是處理幾張圖片，那么只要按照上述的步驟一步一步的操作就可以了，然而由于要處理的圖片很多，有上千張，因 此就必須想辦法簡(jiǎn)化操作。 宏操作就是把分析圖像時(shí)的幾個(gè)操作錄下來(lái)，用一個(gè)按鈕或者快捷鍵來(lái)替代。如此一來(lái)，原本需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)幾下甚至幾十下的操作簡(jiǎn)化為只點(diǎn)擊一個(gè)快捷鍵就可以實(shí)現(xiàn)，大大提高了速度。 反思上邊的操作步驟，第一步計(jì)算機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，第二步如果采用 best fit，讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)整黑白對(duì)比度的話也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，第三步則必須是人工實(shí)現(xiàn)，第四步也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，第五步只需要對(duì)第一個(gè)圖片設(shè)定好，以后的圖片就自動(dòng)繼承先前的設(shè)置，不需要重新設(shè)置，直到關(guān)閉軟件為止，第六步由于一般而言，一批圖片的情況相似 ，因此也可以設(shè)定灰度范圍值為一個(gè)固定的值，并且下邊的圖片處理過(guò)程自動(dòng)保持。第七步，第八步也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 因此可以將第一步，第二步，第四步設(shè)置為第一個(gè)宏，宏名字為“前期”，第三步不可以用宏處理，第五六步對(duì)后續(xù)圖片不需要操作，第七八步可以設(shè)置一個(gè)宏，名為“后期”。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 25 頁(yè) 錄制宏的方法，先打開(kāi)一個(gè)圖片準(zhǔn)備操作。鼠標(biāo)左鍵單擊菜單欄 macro，下拉菜單選擇 record macro，在彈出的面板中輸入宏的名字，然后開(kāi)始對(duì)打開(kāi)的圖片進(jìn)行操作，操作完畢后點(diǎn)擊停止錄制按鈕，宏即錄制成功。 關(guān)于快捷鍵的問(wèn)題。上述錄制宏的過(guò)程中可 以為宏設(shè)置快捷鍵，然而我的實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)置的快捷鍵往往不起效果，因此就不設(shè)置快捷鍵。 其實(shí)認(rèn)真思考一下可以發(fā)現(xiàn)，第一個(gè)宏和第二個(gè)宏在操作過(guò)程中其實(shí)是相連的，那么為何不合并為一個(gè)宏哪？因?yàn)槲业膶?shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)設(shè)定為一個(gè)宏會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)料的錯(cuò)誤。必然了不該關(guān)閉的圖片，而該關(guān)閉的圖片反而沒(méi)有關(guān)閉等。 一次性打開(kāi)數(shù)個(gè)圖片，方法是點(diǎn)擊菜單欄打開(kāi)按鈕，在彈出面板中打開(kāi)圖片文件夾，一次選中多個(gè)圖片，點(diǎn)擊打開(kāi)。如 圖 411 所示。 圖 411 然后點(diǎn)擊 macro 下來(lái)菜單上的“前期”宏按鈕，如 圖 412 所示。操作的效果就是一次完成了圖片處理第一二四步的工作 。效果如 圖 413 所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 26 頁(yè) 圖 412 圖 413 然后進(jìn)行圖片處理第三步的操作，選擇測(cè)量區(qū)域，這步是手工操作，在本例中畫(huà)個(gè)畫(huà)就可以了。 接下來(lái)就是第五步，因?yàn)檫@時(shí)打開(kāi)軟件后處理的第一張圖片，因此需要這一步設(shè)置，接下來(lái)直到關(guān)閉軟件都不需要再進(jìn)行這一步。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 27 頁(yè) 然后運(yùn)行“后期”宏按鈕，自動(dòng)完成剩下工作，關(guān)閉此圖片，露出下一張圖片，可以繼續(xù)操 作。 需要注意的是有時(shí)候第一次運(yùn)行宏的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)，即關(guān)閉圖片錯(cuò)誤，可能該關(guān)閉的未關(guān)閉，不該關(guān)閉的關(guān)閉，這時(shí)要操作者自己去調(diào)整，即關(guān)閉該關(guān)閉的圖片，重新打開(kāi)誤關(guān)閉的圖片。 另外第五步只需對(duì)第一張圖片進(jìn)行操作就可以了，而第六步則不然。需要適時(shí)的調(diào)整灰度范圍值。由于拍攝的圖片的背景明暗度不同，拍攝清晰度的不同，以及煤顆粒本身灰度的不同，因此需要時(shí)常變化測(cè)量的灰度范圍，同時(shí)由于自動(dòng)選擇功能據(jù)試用效果不佳，因此需要時(shí)常設(shè)定灰度范圍值。當(dāng)然相近一批圖片往往可以用一個(gè)通用的灰度范圍值而對(duì)個(gè)別不適用的圖片作相應(yīng)變化。這個(gè)一 般值的設(shè)法是在將一個(gè)圖片轉(zhuǎn)為灰度圖，然后設(shè)定灰度范圍值，那么這個(gè)值就會(huì)保持下去。那么如何判定哪個(gè)圖片需要特殊設(shè)定哪？一要看測(cè)量時(shí)顆粒的邊界線，如果邊界線明顯不正常，比如多個(gè)顆粒只有區(qū)區(qū)幾條邊界線或者大片的灰色區(qū)域也有邊界線，那么就要查看灰度選擇的界面，調(diào)整灰度值。二要時(shí)常的查看灰度選擇界面。再者，如果多個(gè)圖片需要調(diào)整灰度范圍，那么就意味著需要調(diào)整常用的灰度值，調(diào)為多少要根據(jù)前邊處理的圖片大致估計(jì)。 一般一次處理的是一種粒度，一種水分含量的一批圖片。將這批圖片處理完后還要將處理結(jié)果整理到 excel 表格中。如 圖 414 所示，是 無(wú)外水的圖片的處理結(jié)果。 圖 414 總共有八組這樣的數(shù)據(jù)，分別為粒度為 ， 含水量為 0,% ， % ， % 和 % 的煤顆粒數(shù)據(jù)和粒度為 ，含水量為 0,% ， % 的煤顆粒數(shù)據(jù)。 根據(jù)分形維數(shù)的計(jì)算公式， DCRRN ??? )( ，兩邊取對(duì)數(shù)，即得： D lo g Rlo g CR)(lo g ??N 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 28 頁(yè) 如此只要統(tǒng)計(jì)得 N(R)，再對(duì) R 和 N 取對(duì)數(shù)，以 logR 為橫坐標(biāo) logN 為縱坐標(biāo)作散點(diǎn)圖，如果圖像上點(diǎn)群表現(xiàn)出線性分布，說(shuō)明煤顆粒有分形特征。對(duì)此散點(diǎn)圖進(jìn)行線性擬合，就可以求得斜 率 D，即分形維數(shù)。 用 excel 統(tǒng)計(jì) N 的過(guò)程見(jiàn) 圖 415 所示。 圖 415 線性擬合結(jié)果如 下各圖： 粒徑為 ，內(nèi)水為 %，外水為 0%的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 29 頁(yè) 粒徑為 ，內(nèi)水為 %，外水為 %的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 粒徑為 ，內(nèi)水為 %，外水為 %的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 30 頁(yè) 粒徑為 ，內(nèi)水為 %，外 水為 %的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 31 頁(yè) 粒徑為 ，內(nèi)水為 %，外水為 %的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 粒徑為 ，外水為 0%的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 32 頁(yè) 粒徑為 ，外水為 %的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑 和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 33 頁(yè) 粒徑為 ，外水為 %的煤顆粒的最大粒徑，最小粒徑，平均粒徑和形狀因子的分形維數(shù)的線性擬合結(jié)果如下圖所示： 由以上擬合結(jié)果可得 的顆粒的分形維數(shù)和截距結(jié)果如下圖 所示。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科畢業(yè)生論文 第 34 頁(yè) 以水分含