DESARROLLO DE UN ALGORITMO DE PROCESAMIENTO DE IMAGEN AUTOMATIZADO ENFOCADO AL ANÁLISIS DE MICRO Y NANOFIBRAS (DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED IMAGE PROCESSING ALGORITHM FOCUSED ON MICRO AND NANOFIBER ANALYSIS)

Angelo Guzmán Salgado, Carlos Fuhrhop Barbet

Resumen


Resumen
El método del electrohilado se usa en la producción de micro y nanofibras para diferentes aplicaciones como, por ejemplo, en la fabricación de filtros (filtro para mascarillas, aspiradoras, etc.). En este contexto, el diámetro aparente de la fibra es fundamental para su diseño, por lo que se requiere medir de forma rápida y precisa. Así, el objetivo del presente trabajo es el desarrollo de un algoritmo de procesamiento de imagen, que mide automáticamente y entrega información estadística del diámetro aparente de las fibras. Para ello, se desarrolló el método en base a la transformada de Hough y la transformada de la distancia, cuyos resultados fueron comparados con mediciones realizadas de forma manual, utilizando el software Gwyddion. Los resultados muestran que los algoritmos propuestos, comparado con el uso de Gwyddion, reducen el tiempo de análisis y obtienen un buen desempeño respecto a las distribuciones promedio de los diámetros obtenidos.
Palabras Clave: Análisis de imagen, Gwyddion, nanofibras, transformada de la distancia, transformada de Hough.

Abstract
The electrospinning method is used in the production of micro and nanofibers for different applications such as, for example, in the manufacture of filters (filter for masks, vacuum cleaners, etc.). In this context, the apparent diameter of the fiber is fundamental to its design, so it is necessary to measure quickly and accurately. Thus, the objective of this work is the development of an image processing algorithm, which automatically measures and delivers statistical information on the apparent diameter of the fibers. For this, the method was developed based on the Hough transform and the distance transform, the results of which were compared with measurements carried out manually, using the Gwyddion software. The results show that the proposed algorithms, compared to the use of Gwyddion, reduce the analysis time and obtain a good performance with respect to the average distributions of the obtained diameters.
Keywords: Distance transform, Gwyddion, Hough transform, image analysis, nanofibers.

Texto completo:

999-1014 PDF

Referencias


Baheti S., & Tunak M., (2018). Comparative Estimation of Fiber Diameter of Nanofibrous Membranes by Image Analysis Methods. Fibers and Polymers, 19(12), 2612-2621.

Burger W., & Burge M. J., (2016). Digital image processing: an algorithmic introduction using Java. Springer.

Fuhrhop C., (2016). Electrical and Mechanical Characterization of Polymer Nanofibers for Sensor Applications. Sierke Verlag; volume 8ISBN: 978-3-86844-781-1, ISBN-13: 978-3868447811.

González M. A., Ballarin F. M., Brun M., Abraham G., & Ballarin V., (2013). Cuantificación de la Morfología en Imágenes de Nanofibras Poliméricas para Ingeniería de Tejidos. In V Latin American Congress on Biomedical Engineering CLAIB 2011 May 16-21, 2011, Habana, Cuba, pp. 1015-1018. Springer, Berlin, Heidelberg.

González R. C., Woods R. E., & Masters B. R., (2008). Digital image processing third edition. Pearson International Edition.

Nečas D. & Klapetek P., (2011) Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis. Central European Journal of Physics. 10 (1): 181. doi:10.2478/s11534-011-0096-2. http://www.gwyddion.net/.

Otsu N., (1979). A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics, 9(1), 62-66.

Pourdeyhimi B., & Dent R., (1999). Measuring fiber diameter distribution in nonwovens. Textile Research Journal, 69(4), 233-236.

Ramakrishna S., (2005). An introduction to electrospinning and nanofibers. World Scientific.

Shin E. H., Cho K. S., Seo M. H., & Kim H., (2008). Determination of electrospun fiber diameter distributions using image analysis processing. Macromolecular research, 16(4), 314-319.

Zhang X. M., Wang R. W., Wu H. B., & Xu B., (2014). Automated measurements of fiber diameters in melt-blown nonwovens. Journal of Industrial Textiles, 43(4), 593-605.

Ziabari M., Mottaghitalab V., McGovern S. T., & Haghi A. K., (2007). A new image analysis based method for measuring electrospun nanofiber diameter. Nanoscale Research Letters, 2(12), 597.

Ziabari M., Mottaghitalab V., & Haghi A. K., (2009). Application of direct tracking method for measuring electrospun nanofiber diameter. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 26(1), 53-62.






URL de la licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es

Barra de separación

Licencia Creative Commons    Pistas Educativas está bajo la Licencia Creative Commons Atribución 3.0 No portada.    

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO / INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA

Antonio García Cubas Pte #600 esq. Av. Tecnológico, Celaya, Gto. México

Tel. 461 61 17575 Ext 5450 y 5146

pistaseducativas@itcelaya.edu.mx

http://pistaseducativas.celaya.tecnm.mx/index.php/pistas