Análisis de fragmentación con ImageJ
INTRODUCCIÓN
ImageJ es un software de procesamiento y análisis de imágenes de acceso público, que se ejecuta como una aplicación descargable en cualquier computadora con Java 1.5 o una versión superior. Al utilizar ImageJ, es posible editar, visualizar, analizar, procesar, imprimir y guardar imágenes con profundidades de bits de 8, 16 y 32. El programa es multiproceso, lo que significa que el procesamiento de imágenes puede llevar algo de tiempo. Es compatible con varios formatos de archivo, como TIFF, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS y raw.
Además de estas funcionalidades, ImageJ permite realizar cálculos estadísticos de áreas al seleccionar píxeles definidos por el usuario, medir distancias y ángulos, y crear histogramas de densidad y gráficos de perfil de línea mediante calibración espacial (escala). Esta calibración permite obtener mediciones dimensionales en unidades del mundo real, como centímetros o milímetros. Asimismo, ofrece funciones estándar de procesamiento y manipulación de imágenes, como ajuste de contraste, nitidez, suavizado, detección de bordes y filtrado.
APLICACIÓN EN MINERÍA
La aplicación de ImageJ en la minería es especialmente valiosa debido a su capacidad para proporcionar mediciones precisas y cuantitativas de los fragmentos resultantes de las voladuras. Esto permite obtener información detallada sobre el tamaño y la distribución de las partículas, lo que a su vez es fundamental para evaluar la eficiencia del proceso de voladura y optimizar las operaciones mineras. La combinación de ImageJ con herramientas de hojas de cálculo como Excel brinda a los investigadores y profesionales mineros una valiosa herramienta para mejorar la planificación y el análisis de voladuras, contribuyendo así a la eficiencia y sostenibilidad de las operaciones mineras.
PROCESAMIENTO DE INFORMACIÓN
El procesamiento y análisis de partículas fragmentadas provenientes de explosiones es un componente esencial en la investigación minera, y en este contexto, el software "ImageJ" se convierte en una herramienta fundamental. ImageJ aprovecha sus funciones avanzadas de análisis fotográfico para generar contornos, calcular áreas y delimitar secciones de las partículas, proporcionando mediciones precisas para cada área del material sólido en formato txt.
Los datos cuantitativos obtenidos son luego tratados en hojas de cálculo de Microsoft Excel para construir la curva de distribución granulométrica de cada voladura. Cabe mencionar que cada voladura se representa mediante cuatro imágenes cuarteadas, las cuales abarcan diferentes porcentajes del material detonado. Esta estrategia permite asegurar que la mayoría de las partículas dentro de la pila de fragmentos generada sean tomadas en cuenta para un análisis representativo.
MANUAL DE USO
Los pasos para proceder con el análisis manual son:
Captura y Importación de Imágenes para Análisis: Se elige la imagen a ser procesada y se la introduce en el entorno del programa "ImageJ" para su evaluación.
Definición de Escala: Se realiza la inclusión de una línea de referencia sobre el objeto escalador. A través de los comandos (Analyze > Set Scale), se incorporan las dimensiones del objeto escalador, lo que desencadena una adaptación automática de la escala para la totalidad de la imagen.
Delimitación Manual de Partículas: La imagen se convierte en una representación de 8 bits o escala de grises a través de la opción (Image > Type > (-bit)). Mediante la herramienta 49 de la barra de herramientas, denominada "Brush", se procede a esbozar meticulosamente los contornos de cada partícula según su naturaleza. Esto asegura un análisis riguroso del tamaño de las partículas diminutas y previene la amalgama de entidades sólidas.
Figura 1: Contorneo de partículas en ImageJ.
Tratamiento de la Representación Visual: En este paso, se realiza un ajuste y refinamiento del brillo y contraste de la imagen. Este proceso tiene como propósito obtener una distinción nítida entre los tonos blanco y negro, allanando el camino para el análisis subsiguiente de erosión y rellenado de partículas. En términos generales, la intensificación de las áreas de sombra y las zonas iluminadas permite discernir dicho cambio.
Figura 2: Tratamiento de brillo, contraste y nitidez de las fotografías en ImageJ.
Segmentación de la Representación Gráfica: Se ejecuta el proceso de erosión y rellenado de partículas a través del comando (Process > Binary > Make Binary). Para configurar un fondo oscuro, se accede a la opción (Process > Binary > Options > Black Background). El proceso de erosión de partículas se desencadena mediante los comandos (Process > Binary > Erode), seguido del rellenado de huecos mediante el comando (Process > Binary > Fill Holes).
Figura 3: Método de erosión y relleno fotográfico.
Obtención de Resultados: Se procede a realizar un análisis detallado de las partículas empleando el comando (Analyze > Analyze Particle). Se establece un umbral de píxeles como medida para cuantificar las partículas. Esto proporciona un conjunto de resultados que engloba los tamaños individuales de las estructuras sólidas presentes en la imagen. Estos resultados se registran en un archivo de texto (txt), que posteriormente se organizarán en un formato tabular utilizando el software Microsoft Excel.
Figura 4: Resultado dimensional de las partículas en formato txt.
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CONCLUSIONES
La predicción y análisis de la fragmentación juega un papel fundamental en la evaluación de la distribución de tamaños de los fragmentos resultantes de procesos de voladura. En este sentido, la verificación del tamaño deseado de los fragmentos producidos se convierte en un requisito crucial. Para abordar este aspecto, se recurre a software externos con la capacidad de procesar datos digitales. El programa "ImageJ" desempeña un papel esencial al brindar las funciones y herramientas necesarias para llevar a cabo un análisis detallado de la distribución granulométrica de los materiales rocosos después de la voladura.
De este modo, el enfoque del análisis de fragmentación, mediante el uso de registros fotográficos y la aplicación del software "ImageJ", se orienta a lograr una convergencia o similitud con la curva granulométrica anticipada de Kuz-Ram. Esto se realiza con el propósito de confirmar la viabilidad de dicha metodología en términos de su eficacia para la fragmentación. Este proceso busca establecer la correlación entre la distribución real de tamaños observada a partir de las imágenes y las predicciones teóricas de fragmentación según el modelo de Kuz-Ram.
En última instancia, esta aproximación permite un análisis más completo y preciso de la fragmentación en operaciones de voladura, lo que puede contribuir significativamente a la optimización de los procesos de extracción y manipulación de materiales rocosos en el ámbito de la ingeniería.
REFERENCIAS
Analisis de fragmentación con Image j. (s/f). Slideshare.net. Recuperado el 14 de agosto de 2023, de https://es.slideshare.net/romelvillanuevalujan/analisis-de-fragmentacin-con-image-j
de Minas, E. P. D. E. I. (s/f). FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA. Edu.pe. Recuperado el 14 de agosto de 2023, de https://repositorio.ucv.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12692/51461/Soto_CMC-SD.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Minas, C. (s/f). ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO SEDE MORONA SANTIAGO. Edu.ec. Recuperado el 14 de agosto de 2023, de http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/18410/1/53T0062.pdf
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