Jsme na Facebooku!

Facebook ÚFMT

Vedoucí laboratoře: Ing. Ondřej Ekrt, Ph.D.

 

Výzkum v naší laboratoři se zabývá moderními metodami sejmutí a analýzy obrazu objektů nejrůznějších tvarů i rozměrů z oblasti chemického průmyslu a potravinářství.
Výzkumná skupina má k dispozici pracoviště vybavené dvěma mikroskopy - profesionálním světelným mikroskopem NIKON pro práci s objekty velikosti desítek mikrometrů a stereomikroskopem Zeiss, který dovoluje sledovat objekty větších rozměrů, tj. desetiny až jednotky milimetrů. K mikroskopům nezbytně přísluší digitální kamery a fotoaparát, které převádějí obraz přímo do počítače a tím umožňují jeho úpravu i vyhodnocování pomocí vhodných softwarových prostředků. Více informací o vybavení pracoviště naleznete na internetové stránce Laboratoře obrazové analýzy.
V současné době je na výše zmíněném pracovišti prováděn výzkum především v oblasti automatizace obrazové analýzy pomocí programovacího prostředí LabVIEW. Jsou zde vyvíjeny programy, které automaticky zajišťují sejmutí obrazu zkoumaného objektu, jeho úpravu, analýzu, zobrazení výsledků prostřednictvím uživatelského rozhraní programu i ukládání naměřených dat do souboru, případně tisk protokolu o měření. Vytvořených aplikací byla již celá řada.
Z potravinářské oblasti to bylo např. měření růstu plísní na povrchu salámu. Jedná se o komplikovanou úlohu, jejímž úkolem bylo po několik dní měřit plochu plísní na šišce salámu tak, aby salám ani samotné kolonie plísní nebyly poškozeny položením salámu při jeho fotografování. Salám byl tedy nakonec zavěšen na stojanu, krokový motor, ovládaný programem, s ním otáčí a ve vhodných okamžicích je snímán obraz (18x). Ze snímků jsou automaticky vyhodnocovány pouze úzké výřezy, které v součtu vytvoří celý plášť salámu. Výsledky jsou zaneseny do grafu, který po dobu pokusu zaznamenává růstovou křivku plochy plísní a na konci měření je vytvořen protokol. Celý postup je od začátku do konce naprosto automatický, ovládaný vytvořeným speciálním programem, čímž je dosaženo velmi rychlého a opakovatelného měření. Příklad průběhu analýzy salámu je na obrázku č. 1.

 

A_salam_video

a) sekvence snímků salámu

 

B_salam_slozeny

b) plášť složený z výřezů

 

C_salam_binarni

c) binarizace a analýza snímků

 

Na základě podnětu zahraniční firmy zabývající se chemickou výrobou vznikla průmyslová aplikace, jejímž cílem bylo vytvoření systému, který automaticky vyhodnocuje velikost částic práškového katalyzátoru, slisovaného do válečků o rozměru cca 1x1 mm. Jedná se o aplikaci, která ukazuje možnost využití jednoduchého digitálního skeneru při snímání a analýze. Je to metoda levná a účinná, která ovšem vyžaduje složitější řešení programu, který byl pro tuto aplikaci sestaven. Výsledný program dokáže na neskenovaném obraze, zachycujícím až několik set nerovnoměrně rozsypaných částic katalyzátoru, zjistit, jak jsou jednotlivé částice orientovány, rozdělit dotýkající se částice a u každé zvlášť změřit délku a průměr. Výsledky zanese do tabulky a v grafu zobrazí histogram velikostního zastoupení částic. Příklad analýzy je zobrazen na obrázku č. 2.

 

1_katalyzator_puvodni

a) výřez původního obrazu částic katalyzátoru

 

2_katalyzator_jedna

b) programem vyříznutá jedna částice

 

3_katalyzator_otocena

c) zorientování částice do vodorovné polohy

 

4_katalyzator_binarni

d) binarizace snímku

 

5_katalyzator_mereni

e) analýza rozměrů částice

 

Kromě automatizace obrazové analýzy jsou vyvíjeny také metody analýzy 3D snímků tvarově komplikovaných objektů nebo směsí mikroskopických částic, jejichž velikost se vzájemně výrazně liší a nelze je v jednom snímku zcela zaostřit. Tato metoda je velmi perspektivní a předpokládá se její rozvíjení od vzorových úloh po analýzy, které budou využívány v praxi.
Výzkumná skupina spolupracuje na svých projektech s řadou pracovišť VŠCHT Praha (Ústav konzervace potravin a technologie masa, Ústav chemie a technologie sacharidů, Ústav chemického inženýrství, Ústav počítačové a řídicí techniky) a také s externími firmami z Čech i zahraničí.