Kein Folientitel

Instituto de GeologaEconmica Aplicada

Mineraloga Aplicadaprof: Marcos Pincheira N.INTRODUCCIN AL ANALISIS DE MINERALOGA AUTOMATIZADO:Anlisis de imgenesQemscan1no notesAnlisis de Imgenes: Definiciones bsicas La captacin: Se utilizan una serie de soportes tales como cmaras fotogrficas o de video, que actualmente permiten la obtencin de imgenes de alta resolucin en forma digital.

Los aparatos de captacin utilizados por el Anlisis de Imagen del tipo digital de alta resolucin ( arriba de 7 megapixels).2El anlisis se basa en procesos mediante los cuales se extrae la informacin cuantitativa de forma de los objetos e intensidad de las longitudes de onda almacenadas en cada pixel de una imagen.El procesamiento. Consiste en la manipulacin matemtica de los valores medidos en la imagen, generalmente para producir otra imagen, o tablas de datos con los resultados de la cuantificacin de los parmetros. 3Objeto de intersCaptacin de la imagenAnlisis de la InformacinProcesamiento de la ImagenNuevaImagenTablas,GrficosTextosEtapas del anlisis de Imagen4INFORMACION CONTENIDA EN LAS IMAGENESLa informacin que percibimos en una imagen es de dos tipos:

espacial, tal como la forma, el tamao o la distribucin de los objetos. espectral, relacionada con la intensidad con la que se reciben los tres colores bsicos - rojo, verde y azul - de las imgenes cromticas (RGB) o la intensidad monocromtica de las imgenes en tonos de gris.5La informacin (espacial y espectral), se vincula a cada punto de un sistema cartesiano de cinco coordenadas (dos espaciales, correspondientes a la proyeccin plana de los objetos, y tres cromticas cuando de trata de imgenes en color):

Coordenada espacial X Coordenada espacial Y Coordenada espectral ROJO Coordenada espectral VERDE Coordenada espectral AZUL

INFORMACION CONTENIDA EN LAS IMAGENES6En ocasiones, debido a las herramientas usadas para la obtencin de imgenes o para poder trabajar mejor con las mismas, se realiza una conversin de imgenes cromticas (color) en monocromticas (escala de grises) o en binarias (slo blanco o negro).

Esta conversin reduce el nmero de coordenadas a tres:

Coordenada espacial x Coordenada espacial y Coordenada de intensidad de luz monocromtica o binaria.INFORMACION CONTENIDA EN LAS IMAGENES7

5010015020025030035050100150200250XYConversion de imagen cromtica (RGB) en otra monocromtica o de tonos de grises

76

220225230235586062646668707274XYTonos de gris202

201

201

143

118

201

202

190

129

115

202

202

148

120

111

202

163

127

111

107

152

124

113

108

104

x(60,220)

x(60, 221)

x(60, 222)

x(60,223)

x(60,224)

x(61,220)

x(61, 221)

x(61, 222)

x(61, 223)

x(61, 224)

x(62,220)

x(62, 221)

x(62, 222)

x(62, 223)

x(62, 224)

x(63, 220)

x(63, 221)

x(63, 222)

x(63, 223)

x(63, 224)

x(64, 220)

x(64, 221)

x(64, 222)

x(64, 223)

x(64, 224)

202

201

201

143

118

201

202

190

129

115

202

202

148

120

111

202

163

127

111

107

152

124

113

108

104

Origen de coordenadasIntensidad del tonos de grisPosicin X e Y en la imagen8Tonos de gris digitalizados

0 128 255

0255Intensidad Gris: A= ( rojo + verde + azul ) / 3

Intensidad Gris: B= (0,299 x rojo) + (0,587 x verde) + (0,114 x azul)Existen varios algoritmos aplicados para esta conversin, los ms usados son:9

Estos valores son llevados a una matriz de nmeros que constituyen el resultado de la digitalizacin. Cada pixel, ocupa una coordenada espacial dentro de la matriz XY, y presenta tres valores de intensidad de luz cromtica, o bien un valor de intensidad de luz monocromtica.DIGITALIZACIN DE LAS IMGENES10La segmentacin es el proceso que lleva a la deteccin y diferenciacin del objeto que nos interesa medir del resto de los objetos presentes en la imagen.

Frecuentemente la segmentacin incluye varios procesos de tratamiento matemtico de la imagen como es el caso de la binarizacin.Segmentacin y BinarizacinPROCESAMIENTO DE LAS IMGENES11Segmentacin de los objetos

Imagen originalcaptada por microscopa

Segmentacin del Objetoen este caso la ocurrenciade la calcopirita 12En la segmentacin se intenta agrupar los pixeles correspondientes al objeto de inters, los que deberan mostrar el mismo rango de valores de intensidad de gris en cualquier lugar de la imagen y se intenta diferenciarlos de los pixeles que corresponden a otros objetos en la imagen. Para conseguirlo, debe buscarse un intervalo de valores de intensidad de grises (o usando las bandas RGB de las imgenes en color) que defina al objeto, usando la funcin umbral o threshold que permite englobar todos los pixeles de la imagen que presentan caractersticas semejantes de intensidad de luz. Segmentacin13

El anlisis de imgenes digitales a color utiliza la descomposicin de la imagen en sus componentes primarios rojo, verde y azul (RGB). La informacin de cada banda se utiliza para segmentar por separado los objetos que deseamos medir. Para ello usamos la funcin umbral aplicando los rangos de la intensidad espectral que muestra el objeto en cada una de las bandas.

Segmentacin usando las bandas RGB14La binarizacin consiste en el paso de una imagen cromtica (color) o monocromtica (escala de grises), a una imagen binaria (blancos y negros). En esta ltima aparecern slo dos valores de intensidad de luz (0 1), como apagado o encendido, que corresponde al lenguaje del computador y permite el procesamiento de la informacin. Binarizacin15Binarizacin de los elementos segmentados

Imagen originalcaptada por microscopa

Segmentacin del Objetoen este caso una especiemineral

Imagen binaria (blancos y negros)de la calcopirita16Los valores espectrales de cada pixel en las bandas espectrales (RGB) o intensidades de gris son procesados por un conjunto de funciones matemticas, o filtros, que modifican los valores originales de cada pixel, lo cual permite por ejemplo erosionar, agrandar, restar o sumar, una cantidad determinada de pixeles en todas direcciones, hasta que se logra que el objeto binarizado corresponda adecuadamente a los objetos que deseamos medir. Ajustes de la Binarizacin17

Aplicacin del filtro Open con un ciclo completo de erosin seguido por un ciclo de dilatacin Filtros de Erosin y DilatacinObjeto inicialObjeto finalObjeto inicialObjeto final18Que parmetros se pueden cuantificar ?Numero de objetosrea de los objetosPermetroDimetro de Feret (horizontal y vertical)Centroides X,Y de los objetosCircularidadDistanciasAngulos

Medicin de Parmetros y Clasificacin19El permetro de los objetos es un parmetro de uso frecuente. En este caso se basa en el conteo de contactos objeto-fondo considerando los pixeles de borde.

20

Segmentacin binarizacin y clasificacinSegmentacin y binarizacinExtraccin de CaractersticasClasificacinArea

420

Permetro

310

Tono de gris

180

:

:

Tabla de cuantificacinPreprocesamientoFuente deRayos XSensorFormacin de la imagen

21

Imagen BSE (electrones retrodispersados) forman una gradacin de grises relacionada con la composicin qumica de la especie mineralImagen de microscopia ptica convencional. Colores de los minerales dependen de la absorcin y velocidad de los rayos de luz (ndice de refraccin) al interactuar con la estructura cristalina de los mineralesLas limitaciones del mtodo22Mineraloga Automatizada: Qemscam/ MLA

23

Volumen de excitacinen la superficie de la muestraEl Qemscan combina: 1- el anlisis de imgenes de electrones retrodispersados (BSE), que corresponden a imgenes en tonos de grises proporcionales al Z atmico promedio del mineral y 2- la composicin qumica de los puntos excitados por el haz de electrones mediante la deteccin de los rayos X caractersticos de los elementos que forman el mineral. Rayos X24La interaccin de los electrones incidentes con la muestra produce una serie de radiaciones secundarias: electrones secundarios, electrones retrodispersados, electrones transmitidos, radiacin X, electrones Auger, catodoluminiscencia y energa absorbida (por la muestra). e1 electrones retrodispersadose2 electrones secundariosRayos X (caractersticos del elemento)

25La intensidad de emisin de los electrones retrodispersados depende del Z promedio de los tomos de la muestra. Los tomos ms pesados producen mayor cantidad de electrones retrodispersados, los mas livianos producen menor emisin. Una imagen originada por los electrones retrodispersados revela diferencias en la composicin qumica por diferencias de contraste:

Intensidad de la sealPromedio del Z atmico del mineral26

Gris oscuro: cuarzo Z prom: 10.80Gris intermedio: plagioclasa Z prom: 10.92Gris claro: feldespato potsico Z prom: 11.85Imagen de electrones retrodispersados (BSE)27El concepto de nmero atmico promedio (Zpromedio) cuantifica esta relacin, de la siguiente manera:Zprom = Zi x ci

Donde Zi es el nmero atmico del elemento i; y ci es la fraccin en peso de ese elemento en la fase analizada.28

Tipos de Muestras que se pueden medir con Qemscan29

Mtodo Directo Filtros, carbon tape, cortes transparente-pulidoSondajes

ConvencionalResina Epoxy + grafito Resina Epoxy (forense)

30

Escanea briqueta campo a campoUtiliza BSE para diferenciar partculas de la resinaEscanea partculas basado en una malla regular.Se adquiere un espectro de rayos-X punto a punto por detectores EDS (SDD)Espectro de rayos-X adquirido (1000cps)Identificacin de elementos (proporciones relativas en el espectro)Cuantifica elementosPixeles son analizados progresivamenteCreacin de imagen de falso color con los minerales participantes en la partculaIdentificacin de fase/ mineralComposicin asignada por pixel.Cmo QEMSCAN identifica?31Modos de medicin - BMA BMABulk Mineralogical AnalysisData numrica;Analisis Modal Vista del campo30 mm10 um2 mm

75 micronsCuarzoMicaCloritaPiritaFeldespato35

PMA PMA Particle Mineralogical Analysis Informacin visualComo ocurren Como se asocianEscala de brillos ( BSE) partcula-resina)Analisis de rayos X (punto a punto).

75 microns

QuartzMicaChloritePyriteFeldsparAcceptedTargetToo BigBoundary36

Imagen BSE

Imagen falso color construida a partir de imagen BSE

SMS/TMS SMS/TMSSpecific Mineral Search/Trace Mineral Search Informacin visual SOLO de los minerales de interes ( y hospedadores).

Como ocurren Como se asocianEscala de brillos ( BSE) partcula-resina)Anlisis de rayos X (punto a punto).

75 microns

CuarzoMicaCloritaPiritaFeldespatoBusqueda de sulfurosThis particle contains bright phaseNon TargetTargetBoundary39Field Measurement Mode

40

Integracin de areas en el FieldScan41

Procesamiento de Datos

Species Identification Protocol(SIP)Lista PrimariaLista Mineral FinalComposicin qumicaMineralSe puede personalizarejm. SiO2 Cuarzo Ganga, sulfuro 1 2 3

Vista Metalrgica PrcticaVista MineralogicaVista Geolgica ParagenticaPGM, sulfuro & ganga Pentlandita, pirrotina, calcopirita, cromita, plagioclasa, flogopita, clorita & calcita Sulfuro, cromita, feldespato, mica & carbonatos

Informacin de la mineraloga segn aplicacinEntrega de resultados QEMSCAN

212 micronesSeleccin de mapa mineral de partculas QEMSCAN, segn orden decreciente de area

Porcentaje en peso de la mineraloga

45Tamao de grano

Forma

Asociacin mineral (transiciones minerales)

48

Clasificacin partcula/ Grado de LiberacinPartculas liberadas de esfaleritaPartculas ocluidas (binarias) de esfaleritaPartculas ocluidas de esfalerita (mas de 2 minerales)

Diagrama del grado de liberacin Las partculas son clasificadas por su grado de liberacin y automaticamente representadas

Grado de Liberacin51

Pb ConcZn Conc Final TailingGalenaChalcopyriteSphaleriteNSGPyriteArsenopyriteProcesamiento Mineral:Dilucin del Concentrado / Prdidas en Colas52Potsica: cuarzo + biotita + ortoclasa + sulfurosMineraloga de la zona de alteracin

Flica: cuarzo + sericita

Propiltica: clorita + calcita + epidota

Mineraloga en un prfido

cuarzo + ortoclasa + sulfuros

Zona PotsicaZona PropilticaZona Flicacuarzo ortoclasa sulfuros calcita sericita biotitaHalos de alteracin en un prfidoFIN53

54

55

56

57

58