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專(zhuan)業顆粒分析軟件MIAS的(de) MIAS-1圖(tu)像分析軟件的(de)每一條代碼都(dou)經過反復(fu)推(tui)敲和嚴格測試(shi)，具有(you)很高的(de)空間效率和時間效率及可(ke)靠(kao)性和穩定(ding)性，是從事圖(tu)像處理、分析與檢測的(de)有(you)效工具。

圖1.1 系(xi)統主(zhu)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、醫藥、生物、化工、摩擦學等各種需要利用圖像手段進行統計學和形態學自動分析、測定的領域。凡是與圖像形態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，農業種子形態分析，各種微小異形零件幾何尺寸測量，化學工業中各種反應物粒子的形態分析等都可以利用MIAS-1來完成。利用MIAS-1提供的分析結果，可使企業質量控制更具科學依據，提高企業管理水平和對外形像，是企業從事科技新產品開發，產品質量監控的有效工具。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(tu)1.3  齒輪(lun)輪(lun)齒檢測

(a)齒輪圖像 （b）輪齒檢測(ce)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(xiang)骨架

(a)原始圖(tu)像(xiang)   (b)圖(tu)像(xiang)骨架

圖(tu)1.6分葉細胞核分析

(a)原始圖像(xiang)  (b)分析結果（分葉自動(dong)切分）

1.7細胞統(tong)計(ji)分析

(a)原始圖像(xiang)     (b)統(tong)計分析結果

圖(tu)1.8鋼(gang)筋(jin)根(gen)數(shu)自動計(ji)數(shu)

(a) 原始圖像   (b) 自動切分結果   (c) 統計(ji)結果

圖(tu)1.9 限定區(qu)域內(nei)的組織(zhi)分析

圖(tu)1.10 機械(xie)零(ling)件幾何參數測量

圖(tu)1.11 晶(jing)粒層片厚度及(ji)角度測量

圖1.12 晶界抽取

圖(tu)1.13  圖(tu)像標注(zhu)

圖1.14 彩色圖文報告編輯

MIAS-1的主(zhu)要(yao)特點(dian)：

符(fu)合GB15445，美國ASTM112 及ISO9276標準(zhun)；

支(zhi)持TWAIN接口(kou)標準掃描儀(yi)及數字相機，支(zhi)持多種圖像采集卡(ka)；

充分利用WINDOWS系統資源(yuan)，支持WIN95，WIN98操作(zuo)環境；

新的程序(xu)設計手段，全漢化圖文界(jie)面(mian)，可泊位圖形(xing)工具條，使用簡(jian)潔、直觀、方便、快捷(jie)，只需點擊鼠標，便可完成分(fen)析；

提供在線中文(wen)幫助提示，無需專業培訓，便可掌握使(shi)用方法(fa)；

提(ti)供多種功能強大的(de)區域選取工(gong)具，可對(dui)任意形狀的(de)區域進(jin)行處理與(yu)分析；

可完成包括色度調整，圖像(xiang)(xiang)變形，數學形態學處(chu)(chu)理(li)，圖像(xiang)(xiang)增強(qiang)，圖像(xiang)(xiang)匹配(pei)，紋(wen)理(li)分析，特征識別等一百多種專業圖像(xiang)(xiang)處(chu)(chu)理(li)與分析操作(zuo)；

支持24位真彩色圖像采集、支持RGB、CMY、HSV、Lab、YUV等彩色模型(xing)的處理(li)與分析(xi)；

分(fen)析數據的可視化處理使分(fen)析結果與圖像之間構成(cheng)直接映射關系，便于觀察分(fen)析；

先(xian)進(jin)的顆粒(li)自動識別、粘連顆粒(li)自動切分功能，保(bao)證了復雜圖像的準確分析；

自動分(fen)析(xi)(xi)處(chu)理步驟編(bian)輯功能，能夠完(wan)成(cheng)全自動分(fen)析(xi)(xi)過程(cheng)的(de)設置；

悔步、重復(fu)功(gong)能，使用戶能夠找到上佳處理(li)路徑；

幾何參數測量(liang)功能，細長體(ti)、塊狀(zhuang)體(ti)、顆粒體(ti)、線狀(zhuang)體(ti)等各(ge)種(zhong)特征(zheng)體(ti)的自動定量(liang)分析功能，分析參數達一萬多項；

彩色圖(tu)文報告(gao)編輯制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)功能，可完成各(ge)種形(xing)式的彩色圖(tu)文報告(gao)，圖(tu)像、分(fen)析數據及(ji)統計分(fen)布直(zhi)方圖(tu)可直(zhi)接插(cha)入(ru)報告(gao)，打印輸出。用戶(hu)還(huan)可根據需要(yao)制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)各(ge)種形(xing)式的報告(gao)模板，加快報告(gao)制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)過程；

分析(xi)結果可存入數據(ju)庫，進行各種(zhong)統計分析(xi)，或調用Excel制作電(dian)子圖表(biao)；

圖(tu)像輸(shu)出功能，可以照片質量輸(shu)出圖(tu)像，輸(shu)出圖(tu)像的大小和位(wei)置可任意(yi)調整，并能按嚴格的標(biao)尺輸(shu)出圖(tu)像。

 MIAS-1主(zhu)要處理與(yu)分析功能

1.幾何尺寸(cun)檢(jian)測(ce)

直(zhi)線(xian)、曲線(xian)、圓(yuan)(yuan)(yuan)、橢圓(yuan)(yuan)(yuan)、矩形(xing)、任意(yi)形(xing)的(de)長度、角(jiao)度、面積、周長不點與(yu)直(zhi)線(xian)位(wei)置測量、直(zhi)線(xian)與(yu)直(zhi)線(xian)、直(zhi)線(xian)與(yu)圓(yuan)(yuan)(yuan)弧、圓(yuan)(yuan)(yuan)弧與(yu)圓(yuan)(yuan)(yuan)弧等幾何參數測量。測量單位(wei)微米、毫米、厘米、分(fen)米、英寸任選；

2.圖像變(bian)形及幾何矯(jiao)正(zheng)

水(shui)平(ping)鏡(jing)像(xiang)、垂直鏡(jing)像(xiang)、平(ping)移(yi)、傾(qing)斜，縮放(fang)、旋轉、透視(shi)、漫游、任意、網(wang)狀變形等；

3.區域選(xuan)取工具

魔杖、套索、橢圓、矩形、圓形工(gong)具、方形工(gong)具；

4.區域處理

區域反(fan)選，區域擴大(da)，區域縮(suo)小，邊(bian)界圓滑、平(ping)移、縮(suo)放(fang)、旋(xuan)轉、任意(yi)變形；

5.圖像處理

（1）色調處理

負(fu)像、灰值化、色調(diao)調(diao)整、顏色平衡、亮(liang)度反差調(diao)整；

（2）圖增像強

照(zhao)明場均勻、直(zhi)方(fang)圖(tu)拉伸、直(zhi)方(fang)圖(tu)均衡，灰值函數變換等；

（3）邊緣檢測

Roberts、Laplace、Kirch、Prewitt、水平、垂直(zhi)、左45、右45等邊緣(yuan)檢測；

（4）圖(tu)像平(ping)滑

均值、中值、低(di)通濾波(bo)等；

（5）灰(hui)值形態學

腐蝕、膨(peng)脹、開、閉，開閉、波(bo)峰、波(bo)谷、形態學梯度、混合濾波(bo)等(deng)；

（6）圖像常數(shu)運算(suan)

RGB各通道加、減、乘、除、乘方、指數(shu)等運算；

（7）圖像間運算(suan)

RGB各通(tong)道(dao)加、減、乘、除、與(yu)(yu)、或、非、與(yu)(yu)非、或非、距離、特征(zheng)與(yu)(yu)等運算(suan)；

（8）其他濾波器(qi)

自定義濾波器、馬賽克、黑(hei)斑去(qu)除、黑(hei)區增強等；

6.分析目標處理

分(fen)(fen)析(xi)目(mu)標擴(kuo)大，分(fen)(fen)析(xi)目(mu)標縮小，邊界(jie)圓滑、分(fen)(fen)析(xi)目(mu)標刪(shan)除(chu)、孔洞(dong)填充、內外(wai)輪(lun)廓(kuo)抽取、形態學梯(ti)度(du)，骨(gu)架(jia)化，骨(gu)架(jia)純化，分(fen)(fen)支修剪，斷點修復等；

7.分析參(can)數

包括：

（1）幾何參數(shu)

（2）位置參數(shu)

（3）當量幾(ji)何參數(shu)

（4）外接幾何參數(shu)

（5）光密(mi)度參數

（6）形態(tai)學參數

（7）矩參數

（9）孔洞參(can)數

（10）其他參數

其中個體參數(shu)(shu)100多項，統(tong)計(ji)參數(shu)(shu)100多項，分析參數(shu)(shu)總數(shu)(shu)達10000多項；

8.分析(xi)參數可視化處理

分(fen)析(xi)結果與圖(tu)像之間直接(jie)影射顯示。特定(ding)目標及(ji)其(qi)長軸、質心、外(wai)接(jie)矩形、凸包，編號等抽取顯示。分(fen)析(xi)目標不同透明度顏色疊層顯示；

9.其(qi)他(ta)功能

系(xi)統還提供了吸管、畫筆(bi)、填充(chong)、直線、移動(dong)、剪(jian)裁、標尺、測量等幾十種(zhong)交互式處理工具，可完成圖(tu)(tu)像變形、加注(zhu)標尺、箭頭、文字、繪制各(ge)種(zhong)圖(tu)(tu)形等操作。

MIAS-1系統結構

MIAS-1可分為以(yi)下(xia)幾個功能部分：

1．圖(tu)像處理部分

2．區域選取(qu)與處理部分

3．分析(xi)目標(biao)選取與(yu)處理部分

4．目標分(fen)析部(bu)分(fen)

5．圖像輸入輸出(chu)部分

6．系(xi)統(tong)參數設置

7．交互式工具

8．圖文(wen)報告(gao)生成(cheng)器

MIAS-1完(wan)成圖(tu)(tu)像(xiang)分析的過(guo)程，可用下面的框圖(tu)(tu)來描述：

圖(tu)1.13系統工作原理框圖(tu)

下(xia)面對框(kuang)圖作一些解(jie)釋。

系統參數設置(zhi)

在作(zuo)分(fen)析之前，首先要(yao)完成對系(xi)統各項參數的正確設置，這些(xie)參數包(bao)括：

（1）采集(ji)圖(tu)像的大小

系統通過圖(tu)像采(cai)(cai)集卡采(cai)(cai)集到的圖(tu)像尺寸，可采(cai)(cai)集圖(tu)片尺寸大于等于32×32，小于等于768×576。

（2）尺寸標定(ding)

尺(chi)寸標定用于確定每一個像素(su)(su)所(suo)表示的實(shi)際尺(chi)寸，單(dan)位為微米(mi)/像素(su)(su)，毫米(mi)/像素(su)(su)，厘米(mi)/像素(su)(su)，英寸/像素(su)(su)等可根據(ju)需要選擇(ze)。

（3）落射光透射光設定

當要分(fen)析的目標(biao)較背景亮度高時，應采用(yong)落射(she)光分(fen)析，否則(ze)采用(yong)透射(she)光分(fen)析。

（4）分析參數設定

系(xi)統提供了一(yi)(yi)(yi)百(bai)多種分(fen)析(xi)(xi)參(can)(can)數(shu)(shu)（見后面分(fen)析(xi)(xi)參(can)(can)數(shu)(shu)列表），分(fen)析(xi)(xi)時，系(xi)統自動完成(cheng)全部參(can)(can)數(shu)(shu)的測量與計算。利用(yong)這些參(can)(can)數(shu)(shu)，還(huan)可(ke)以進一(yi)(yi)(yi)步完成(cheng)一(yi)(yi)(yi)百(bai)多項統計分(fen)析(xi)(xi)，故系(xi)統總共可(ke)完成(cheng)一(yi)(yi)(yi)萬多項參(can)(can)數(shu)(shu)分(fen)析(xi)(xi)。在實際(ji)應(ying)用(yong)中，并(bing)不需要所(suo)有這些參(can)(can)數(shu)(shu)，可(ke)以通過分(fen)析(xi)(xi)參(can)(can)數(shu)(shu)設(she)定(ding)(ding)功能來確(que)定(ding)(ding)實際(ji)要輸出的分(fen)析(xi)(xi)參(can)(can)數(shu)(shu)。

（5）自動處理與分析(xi)步(bu)驟(zou)設定

在實(shi)(shi)際應用(yong)(yong)中(zhong)(zhong)，經常會遇(yu)到需要多次重復(fu)的操作(zuo)，這(zhe)時(shi)可(ke)以(yi)用(yong)(yong)自(zi)(zi)動(dong)分(fen)析(xi)與處(chu)(chu)理(li)步驟設(she)定功能，實(shi)(shi)現(xian)自(zi)(zi)動(dong)處(chu)(chu)理(li)與分(fen)析(xi)。大(da)部(bu)分(fen)圖像分(fen)析(xi)工(gong)作(zuo)，需要在實(shi)(shi)際操作(zuo)中(zhong)(zhong)摸索確定優異處(chu)(chu)理(li)路線(xian)，將(jiang)這(zhe)些(xie)分(fen)析(xi)步驟利用(yong)(yong)自(zi)(zi)動(dong)處(chu)(chu)理(li)與分(fen)析(xi)步驟設(she)定功能記(ji)錄下來，可(ke)以(yi)使一些(xie)比較復(fu)雜的處(chu)(chu)理(li)與分(fen)析(xi)過程一步完成。

上述設置過程也可以在(zai)分析過程中完(wan)成，用(yong)戶可根據實際應用(yong)情況來確(que)定。

系統(tong)參(can)數(shu)設(she)置完成(cheng)后(hou)，便(bian)可(ke)以(yi)開(kai)始進行圖像分析工作。框圖中給出了分析過程的(de)流程。

圖像輸(shu)入(ru)

為了(le)完成圖(tu)像分析工作，首先(xian)要(yao)輸(shu)入(ru)(ru)圖(tu)像。圖(tu)像可(ke)(ke)以(yi)通過攝像機采集(ji)，可(ke)(ke)以(yi)從(cong)磁盤(pan)中(zhong)讀入(ru)(ru)，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)從(cong)剪(jian)貼板中(zhong)輸(shu)入(ru)(ru)。

區域選取

圖(tu)像(xiang)輸入系統(tong)后，應根據(ju)情況選取(qu)分(fen)(fen)析(xi)(xi)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)。分(fen)(fen)析(xi)(xi)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)就是(shi)用戶對圖(tu)像(xiang)感興(xing)趣的(de)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)，可以是(shi)一個矩形，也可以是(shi)任何形狀和大小(xiao)的(de)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)。如果沒有選取(qu)分(fen)(fen)析(xi)(xi)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)，則(ze)整(zheng)個圖(tu)像(xiang)都將做為系統(tong)分(fen)(fen)析(xi)(xi)對像(xiang)。系統(tong)提供了六種工(gong)具(ju)(ju)用于選取(qu)分(fen)(fen)析(xi)(xi)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)，這些工(gong)具(ju)(ju)包括：魔(mo)杖、橢圓形區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)選取(qu)工(gong)具(ju)(ju)、矩形區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)選取(qu)工(gong)具(ju)(ju)、套索(suo)區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)選取(qu)工(gong)具(ju)(ju)、圓形區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)修(xiu)正工(gong)具(ju)(ju)、方(fang)形區(qu)(qu)域(yu)(yu)(yu)修(xiu)正工(gong)具(ju)(ju)。

分析區域處理

分析區(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)選定后(hou)，可以根據需要對分析區(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)的幾何形狀和位置(zhi)、大小等作進一步處理。系(xi)統(tong)提供了9種區(qu)(qu)(qu)域(yu)(yu)處理方法。

圖像處(chu)理

圖(tu)像處(chu)理的(de)目的(de)是為了(le)更好(hao)地(di)完(wan)成圖(tu)像分析。系統為圖(tu)像處(chu)理提供了(le)大量工具和算法(fa)，大體可以(yi)分為幾(ji)何處(chu)理、圖(tu)像增強處(chu)理、圖(tu)像平滑處(chu)理、灰值形(xing)態學處(chu)理、圖(tu)像間的(de)運算處(chu)理等。

目標選(xuan)取(qu)

圖像前期處理(li)完成后，便可以對要(yao)(yao)分析(xi)的目(mu)(mu)標(biao)(biao)進(jin)行各種(zhong)分析(xi)。在分析(xi)之前，首先應選(xuan)取(qu)要(yao)(yao)分析(xi)的目(mu)(mu)標(biao)(biao)，選(xuan)取(qu)的方(fang)法是將要(yao)(yao)分析(xi)的目(mu)(mu)標(biao)(biao)涂上標(biao)(biao)記顏色。系統提供了三種(zhong)目(mu)(mu)標(biao)(biao)選(xuan)取(qu)方(fang)法和九種(zhong)目(mu)(mu)標(biao)(biao)選(xuan)取(qu)處理(li)工(gong)(gong)具(ju)，這些工(gong)(gong)具(ju)包括：直線、鉛(qian)筆、套(tao)索、橢圓、矩形(xing)、圓形(xing)限域、方(fang)形(xing)限域、填充、剪刀工(gong)(gong)具(ju)。

目標處理

分(fen)析目標(biao)選取完(wan)成(cheng)后，可以對選中(zhong)的(de)目標(biao)作(zuo)進一步處(chu)理(li)(li)(li)。這些處(chu)理(li)(li)(li)包(bao)括分(fen)析目標(biao)擴大(da)、縮(suo)小、中(zhong)值濾(lv)波，邊(bian)緣圓(yuan)滑(hua)、邊(bian)界抽取、骨架化等。另(ling)外，系(xi)統還提供了(le)九(jiu)種(zhong)目標(biao)處(chu)理(li)(li)(li)工具，可完(wan)成(cheng)目標(biao)的(de)各種(zhong)交(jiao)互式處(chu)理(li)(li)(li)。

目標分(fen)析

完(wan)成(cheng)目標(biao)選取與必(bi)要的處理后，便可以進行目標(biao)分(fen)析(xi)。系統(tong)提供了顆粒(li)自動切(qie)分(fen)分(fen)析(xi)、含孔自動分(fen)析(xi)、直接分(fen)析(xi)等分(fen)析(xi)方法。

分析結果觀察(cha)及數據處理

目(mu)(mu)(mu)標(biao)分(fen)(fen)(fen)析完成后，會得(de)到一(yi)(yi)百多項分(fen)(fen)(fen)析數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，系(xi)(xi)統會自動將這些分(fen)(fen)(fen)析數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)和圖像目(mu)(mu)(mu)標(biao)之間(jian)建(jian)立起一(yi)(yi)一(yi)(yi)對(dui)應(ying)的(de)關(guan)系(xi)(xi)。這時可(ke)以根據(ju)(ju)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)查找對(dui)應(ying)的(de)目(mu)(mu)(mu)標(biao)，或根據(ju)(ju)目(mu)(mu)(mu)標(biao)觀察對(dui)應(ying)的(de)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。另外，還可(ke)以對(dui)分(fen)(fen)(fen)析數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)進行排序、編號、刪除等操作。由于這些數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)直接來自原始圖像，同(tong)時與分(fen)(fen)(fen)析目(mu)(mu)(mu)標(biao)之間(jian)存(cun)一(yi)(yi)一(yi)(yi)對(dui)應(ying)的(de)關(guan)系(xi)(xi)，我(wo)們稱這些數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)為可(ke)視化數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)。

如(ru)(ru)果(guo)希望對這些原始數據作(zuo)(zuo)(zuo)進一步分(fen)(fen)析(xi)，系統還提供了一百多項統計(ji)分(fen)(fen)析(xi)算法(fa)；如(ru)(ru)變(bian)異系數、極差、均值、標準差、一元分(fen)(fen)類統計(ji)分(fen)(fen)析(xi)等。如(ru)(ru)果(guo)希望作(zuo)(zuo)(zuo)更詳盡的分(fen)(fen)析(xi)，系統還可以將分(fen)(fen)析(xi)結(jie)果(guo)傳入Excel完成圖表制(zhi)作(zuo)(zuo)(zuo)及各種統計(ji)分(fen)(fen)析(xi)，詳盡操(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)方法(fa)參(can)見(jian)第九(jiu)章(zhang)。

樣本分析與圖文報告制作

系統(tong)為用戶(hu)提(ti)供了一個(ge)功能完備(bei)的圖(tu)文(wen)報告(gao)(gao)生(sheng)成(cheng)器，用戶(hu)可以將采集到的圖(tu)像(xiang)和分析結(jie)果組(zu)織成(cheng)精(jing)美(mei)的彩(cai)色圖(tu)文(wen)報告(gao)(gao)打(da)印輸出或存檔。