Программа для автоматического подсчёта и классификации частиц в коллоидных растворах

Автор: Абдулов Александр Алексеевич, 11 класс
Руководители: Широков Валентин Владимирович, ПДО Центра исследовательских проектов школьников ГБУ ДО «ЦРДОД»,ПДО ЛАРНИТ иркутского лицея №2;
Просекин Михаил Юрьевич, канд. физ.-мат. наук., Ведущий специалист ФГАОУ (Новое дополнительное образование детей)

Актуальность
При исследовании коллоидных растворов под микроскопом часто возникает
задача подсчета количества попавших в поле зрения частиц и определения их
размеров. Однако, «вручную» это делать тяжело и неудобно. Проект заключается
в автоматизации этих измерений.

Цель
Создать программу, которая по микрофотографии автоматически определяет
количество отдельных частиц, их характеристики (периметр, площадь, диаметр,
площадь дырок, периметр дырок) и разбивает данные частицы на классы.

Задачи
1 Научиться работать с изображениями при помощи языка программирования «С».
2 Разработать и реализовать алгоритм распознавания отдельных частиц на микрофотографии.
3 Реализовать автоматический подсчет параметров частиц: площадь, периметр, диаметр.
4 Реализовать алгоритм разбиения частиц на группы.

Алгоритм работы программы
1 Программа делает изображение монохромным. Это делается аналогично инструменту «Уровни» программ Photoshop или GIMP.
2 Программа определяет отдельные объекты на фотографии и сохраняет их в отдельные файлы.
3 Для каждого пятна вычисляет его характеристики: площадь (в пикселях), периметр, диаметр (максимальное расстояние между двумя точками, достижимое на этом пятне), периметр дырок, площадь дырок.
4 На основе полученных характеристик программа разбивает частицы на классы.

Результаты
1 Для обработки одной фотографии программе требуется меньше минуты.
2 Изображения частиц программа сохраняет в отдельные файлы, которые позволяют изучать содержимое фотографии и контролировать работу программы. Их параметры сохраняются в единый файл, легко импортируемый в Excel для дальнейшего анализа и определения количества «правильных» частиц («неправильными» частицами могут быть как пылинки, так и просто инородные объекты).
3 Реализован алгоритм разбиения на классы, сейчас идёт его настройка.

Перспективы
Данная программа будет полезна для тех, кто работает с коллоидами, она сильно облегчит работу с коллоидными растворами и сделает ее результаты гораздо
точнее.