[发明专利]一种微粒直径的测量方法

权利要求书

1.一种微粒直径的测量方法，其特征在于：包括以下步骤， 

（1）分别设定以下各个测量参数，使得所述同一微粒在不同相机同时拍摄的图像中，微粒散射光通量Φ与微粒半径r之间的二次函数关系表达式Φ=Ar²+Br+C系数不同， 

设定单色光源的波长、至少两台拍摄相机、拍摄时的不同相机照明光源与相机光轴的之间夹角即前向角θ的大小、不同相机镜头到拍摄位置的距离L以及微粒散射光通量Φ与微粒半径r之间的二次函数关系表达式Φ=Ar²+Br+C的形式； 

（2）利用所述单色光源形成的片光对待测微粒进行照明，选定的相机同时进行待测微粒拍摄以获得待测微粒在不同相机中的图像，并将所述图像输入计算机进行处理； 

（3）对不同相机图像中的同一微粒进行配对，并建立所述配对微粒的微粒半径r与微粒像灰度值总和G之间的方程组集合； 

（4）根据残差最小的原则选择数值最优化算法，并利用计算机对步骤（3）中获得的方程组集合进行数值求解，确定同一相机中的微粒半径与微粒像灰度值总和方程组中二次函数的系数值大小； 

（5）任意选取一幅待测微粒图像，识别出微粒图像中全部微粒，并分别确定每个微粒的在选定图像中的微粒像点的灰度值总和，由于同一相机在同一瞬间拍摄到的微粒像，微粒像灰度值总和G与所述微粒半径r之间具有相同的二次函数关系，将步骤（4）获得的二次函数的系数值大小以及所述微粒像点的灰度值总和代入该微粒在选定图像中微粒半径与微粒像灰度值总和二次函数表达式中，分别计算出所有微粒的半径。 

2.根据权利要求1所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述单色光源为激光。 

3.根据权利要求2所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述激光是波长为532nm的绿光。 

4.根据权利要求1所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（1）中，所述微粒散射光通量与所述微粒半径r之间二次函数关系表达式中，二次函数系数的数值大小由所述不同相机照明光源与相机光轴的之间夹角即前向角θ的大小以及不同相机镜头到拍摄位置的距离L确定。 

5.根据权利要求1所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（3）中，具体包括以下步骤： 

（a）确定需要进行配对的微粒数量N； 

（b)从步骤（2）获取的待测微粒的图像中配对N组微粒像对； 

（c）对已配对微粒像进行边缘检测，将边缘内部的所有像素灰度值相加，获得同一微粒在不同相机分别拍摄到的微粒像的灰度值总和； 

（d）根据微粒半径r与微粒像灰度值总和G之间的关系分别列出已配对微粒在不同相机中形成的微粒半径与微粒像灰度值总和G方程组，并建立N组微粒像对的微粒半径与微粒像灰度值总和的方程组集合。 

6.根据权利要求5所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（a）中，根据步骤（1）所确定的二次函数关系表达式以及相机的数量决定需要配对的微粒像对数量，使得方程组集合中未知数的数量与方程的数量一致即可。 

7.根据权利要求5所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（b）中,根据粒子像之间的相对位置关系从不同相机同时拍摄的图像中寻找由同一微粒所成的微粒像对。 

8.根据权利要求1或5所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述微粒像灰度值总和G与所述微粒半径r之间的关系表达式为：G＝ar²+br+c(a≠0)。 

9.根据权利要求1所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（4）中，所述最优化算法包括爬山法或蚁群算法或猴群算法或最大继承法或模拟退火法。 

10.根据权利要求1所述的微粒直径的测量方法，其特征在于：所述步骤（5）中，对选定的待测微粒图像进行数字图像处理，通过边缘检测技术识别出选定的微粒图像中的所有微粒。