颗粒分析

Simpleware 软件中的 Particle analysis 工具能够分析表征颗粒图像数据的分割掩膜。表示颗粒的掩膜可以是图像数据中颗粒区域的阈值，也可以是已经被分离为单独标记颗粒的多标签掩膜。包含两种颗粒分析的类型：Touching（相互接触的颗粒）和 Isolated（相互分离的颗粒）。

设置和运行颗粒分析的通用工作流程如下：

1. 选择掩膜和背景图像（可选项）添加到 Dataset browser 下的 Particle analysis。
2. 选择所需分析类型，相互接触的颗粒选择 Touching，相互分离的颗粒选 Isolated。
3. 设置分析参数。
4. 运行分析并查看统计输出、绘制图片和可视化结果。
5. 根据需要导出结果。

在 Dataset browser：

1. 右键单击 Analysis 选择 Create a new Particle analysis，创建一个 Particle analysis 项目。
2. 选中并拖拽表示颗粒的掩膜放在新建的 Particle (Particle analysis) 下方，掩膜是最低的要求。也可以同时将背景图像拖放到这里，在进行 Touching 类型分析时会有附加的其他选项。
3. 软件上方功能区将出现 Particle analysis 标签，并自动打开 Setup Particle analysis 工具。

• 在 Setup particle analysis 工具框：
  1. 选择 Touching 颗粒类型。
  2. 选择要使用的 Watershed elevation，对于大多数分离颗粒的案例，Mask distance transform 是合适的选择，同时添加了背景图像的情况下会新增 Background 和 Background gradient 两个选项。
  3. 设置 Min Particle volume (voxels)：分析中不包含任何低于此体积值的颗粒。
• 点击 Particle analysis — Analyse — Run analysis 运行分析。

• 在 Setup particle analysis 工具框：
  1. 选择 Isolated 颗粒类型。
  2. 设置 Min Particle volume (voxels)：分析中不包含任何体积低于此值的颗粒。
• 点击 Particle analysis — Analyse — Run analysis 运行分析。

Statistics 工具显示分析样品或指定局部区域内颗粒分析结果。如果要指定统计分析的局部区域，可以通过 Apply on 下拉菜单中的 Regions of interest 选择一个或多个区域。

• Whole particle count：未与成像范围接触的颗粒
• Boundary particle count：与成像范围接触的颗粒
• All particle count：颗粒总数

• Domain volume (mm³)
• Continuous phase volume (mm³)
• All particles volume (mm³)
• Whole particles volume (mm³)

• Domain volume fraction (%)
• Continuous phase volume fraction (%)
• All particles volume fraction (%)
• Whole particles volume fraction (%)

• Mean, standard deviation, min and max particle volume (mm³)
• Mean, standard deviation, min and max particle area (mm²)
• Mean, standard deviation, min and max equivalent volume sphere diameter (mm)
• Mean, standard deviation, min and max particle bounding box extent (mm)
• Mean, standard deviation, min and max ellipsoid diameter (mm)

• Mean, standard deviation, min and max flatness
• Mean, standard deviation, min and max elongation
• Mean, standard deviation, min and max shape factor
• Mean, standard deviation, min and max sphericity

在 Statistics 工具面板下方，点击 Export… 可以将统计数据导出为 CSV 或 TXT 文件。

点击 Statistics 工具面板下方的 Plot… 打开 Particle analysis statistics plots 窗口，为生成和查看方向分析的各种图表提供选项：

• Volume histogram
• Area histogram
• Flatness histogram
• Elongation histogram
• Shape factor histogram
• Sphericity histogram

所有绘图都能够以 PNG 图片形式导出，或者点击 Export… 以 CSV 格式导出分箱数据。

Particle visualisation 工具基于各种指标可视化颗粒。

提供一系列与颗粒可视化相关的统计选项

• Metric：各种可视化颗粒的指标
• Data bins…：打开包含以下选项的数据箱
  • Number of histogram bins：所选指标直方图的柱子数
  • Label colouring：选择颗粒标签是局限于单个箱的离散颜色还是允许根据其指标数值连续变化
  • Set range manually：如果勾选，可以通过“From”和“To”设置所选指标的最小和最大值。点击 Reset 即可恢复为默认值。

• Y-axis：Y 轴是线性还是对数
• Histogram：显示具有所选统计指标的颗粒标签频率的直方图

• Colour…：为掩膜标签选择彩图所用的色阶，提供导入、重置和反转色阶的选项
• Show bar：如果勾选，则在 3D 视图中显示颜色映射的颜色条

具有 Simpleware FE 模块许可的用户可以导出与 FE 模型对应的颗粒体积分数数据，但在使用 Map to mesh 工具之前必须要先设置网格划分参数并通过 Full model 生成网格模型。

• Volume fraction：如果勾选，输出文件将随每个单元的体积分数数据还包含网格单元 ID 和部件 ID。

1. 从 Model 下拉菜单选择 FE 模型
2. 勾选 Volume fraction
3. 点击 Export 创建 *.csv 或 *.txt 文件

• Simpleware 软件内置手册 Simpleware ScanIP–Analysis / Particle analysis