案例三颗粒硅直径分布检测系统 - 完整产品需求文档

一.1. 产品概述

颗粒硅直径分布检测系统是一个基于计算机视觉和深度学习技术的智能化质量检测平台，专门用于硅材料生产过程中的颗粒质量控制。系统通过分析相机/显微镜拍摄的硅颗粒图像，自动检测和统计颗粒的直径分布、形状参数，并根据预设标准进行批次产品质量判定。

系统采用先进的图像处理算法，包括CLAHE自适应对比度增强、双边滤波降噪、自适应阈值分割、分水岭算法处理黏连颗粒、多维度形状特征提取等技术，确保检测结果的准确性和可靠性。

该系统主要解决硅颗粒生产过程中人工检测效率低、主观性强、数据记录不完整、质量追溯困难等问题，为质检人员提供准确、高效、标准化的自动化检测工具，确保产品质量符合行业标准要求。

系统面向硅材料生产企业的质检部门、研发实验室和第三方检测机构，可显著提高检测效率和准确性，降低人工成本，提升数据可追溯性和分析能力，为企业质量管理和工艺优化提供数据支撑。

一.2. 2. 核心功能

一.2.1. 2.1 用户角色

角色	注册方式	核心权限
质检员	系统管理员分配账号	上传图像、执行检测、查看结果报告、导出基础数据
质检主管	系统管理员分配账号	所有质检员权限 + 批次管理、历史数据查询、参数配置、趋势分析
系统管理员	系统预设账号	全部权限 + 用户管理、系统配置、数据维护、算法参数管理

一.2.2. 功能模块

我们的颗粒硅检测系统包含以下主要页面：

1. 用户登录页面：用户身份验证、JWT令牌管理、会话管理、自动跳转

2. 主页面：系统概览仪表盘、快速检测入口、最近检测任务列表、统计数据展示

3. 图像上传页面：多格式图像文件上传、像素标定设置、批次信息录入、设备信息管理

4. 检测处理页面：实时处理进度监控、算法参数动态调整、处理状态可视化、错误处理

5. 结果展示页面：检测结果多维度可视化、统计数据详细展示、颗粒级数据表格、判定结论显示

6. 报告管理页面：历史报告查询筛选、多格式数据导出、批次对比分析、趋势统计

7. 系统设置页面：算法参数配置、用户权限管理、系统参数设置、数据维护

一.2.3. 页面详情

页面名称	模块名称	功能描述
用户登录页面	身份验证	提供邮箱密码登录、JWT令牌管理、登录状态持久化、自动跳转功能、密码强度验证
主页面	系统概览仪表盘	显示今日检测统计、系统状态监控、处理任务数量统计、成功率展示、实时数据更新
主页面	快速操作区	提供快速上传检测入口、查看报告入口、系统设置入口的卡片式导航、权限控制
主页面	最近任务列表	展示最近检测任务状态、支持任务筛选、提供快速查看进度和结果的操作按钮、分页显示
图像上传页面	文件上传管理	支持JPG/PNG格式拖拽上传、批量文件处理、上传进度显示、文件预览功能、格式验证
图像上传页面	标定参数设置	配置像素到毫米转换系数、支持标尺标定和手动输入、参数验证和保存、历史参数记录
图像上传页面	批次信息录入	录入批次号、操作员姓名、设备编号等元数据、信息验证和格式检查、自动补全功能
检测处理页面	实时进度监控	显示处理进度条、当前处理步骤、预计完成时间、实时状态更新、WebSocket通信
检测处理页面	算法参数调整	提供CLAHE参数、双边滤波参数、形态学操作参数的实时调整界面、参数预设管理
检测处理页面	错误处理机制	显示处理错误信息、提供重试功能、异常状态恢复、详细日志记录、错误分类
结果展示页面	图像可视化	显示原始图像、标注后图像、支持图像缩放平移、颗粒轮廓高亮显示、标注信息切换
结果展示页面	统计图表展示	生成直径分布直方图、统计饼图、数据趋势图、可交互式图表、图表导出功能
结果展示页面	颗粒数据表格	展示每个颗粒的详细参数（坐标、面积、直径、形状因子）、支持排序筛选、数据导出
结果展示页面	质量判定结果	显示总颗粒数、小颗粒数量比例、合格/不合格判定、处理时间统计、判定依据说明
报告管理页面	历史查询筛选	按时间范围、批次号、操作员、判定结果等条件查询历史报告、高级筛选功能
报告管理页面	数据导出功能	导出CSV详细数据、JSON统计报告、PNG可视化图片、批量导出支持、自定义导出格式
报告管理页面	批次对比分析	对比不同批次检测结果、生成趋势分析图表、质量变化统计、异常批次标识
报告管理页面	统计概览	显示总体检测统计、成功率分析、平均处理时间、质量分布情况、月度/年度报表
系统设置页面	算法参数配置	配置图像处理算法参数、阈值设置、筛选条件、参数预设管理、参数验证
系统设置页面	用户权限管理	管理用户账号、角色权限分配、操作日志查看、密码重置功能、权限矩阵管理
系统设置页面	系统参数设置	配置质量判定标准、数据保留策略、文件存储设置、系统维护功能、备份恢复

一.3. 核心流程

一.3.1. 质检员操作流程

1. 通过邮箱密码登录系统，系统验证身份并建立JWT会话

2. 进入主页面查看系统概览仪表盘，了解今日检测统计和系统状态

3. 点击快速上传入口，进入图像上传页面选择待检测的硅颗粒图像文件

4. 设置像素到毫米的标定系数，录入批次号、操作员姓名等批次信息

5. 启动检测任务，系统后台自动进行图像预处理、分割、特征提取等分析

6. 在检测处理页面实时监控处理进度，查看当前处理步骤和预计完成时间

7. 检测完成后自动跳转到结果展示页面，查看标注图像、统计图表和颗粒数据

8. 根据质量判定结果（合格/不合格）执行相应的质量控制流程

9. 导出CSV数据、JSON报告或可视化图片用于存档和追溯

一.3.2. 质检主管操作流程

1. 登录系统后查看主页面的整体检测统计和成功率趋势

2. 通过报告管理页面按时间、批次、判定结果等条件查询历史数据

3. 使用批次对比分析功能对异常批次进行详细分析和质量趋势评估

4. 在系统设置页面调整算法参数（CLAHE、双边滤波、形态学操作等）以优化检测效果

5. 管理用户权限，查看操作日志，确保系统使用规范

6. 生成综合质量分析报告，提出工艺改进建议和质量控制策略

一.3.3. 系统管理员操作流程

1. 登录系统进行用户账号管理，分配角色权限，重置用户密码

2. 配置系统参数，包括质量判定标准、数据保留策略、文件存储设置

3. 监控系统运行状态，查看错误日志，执行系统维护任务

4. 管理算法参数预设，优化系统性能和检测准确性

5. 定期备份重要数据，确保系统数据安全和可恢复性

graph TD
    A[用户登录页面] --> B[主页面]
    B --> C[图像上传页面]
    C --> D[检测处理页面]
    D --> E[结果展示页面]
    E --> F[报告管理页面]
    B --> F
    B --> G[系统设置页面]
    F --> E
    G --> C
    E --> C
    F --> B

一.4. 用户界面设计

一.4.1. 设计风格

· 主色调：深蓝色 (#1E3A8A) 作为主色，浅蓝色 (#3B82F6) 作为辅助色，绿色 (#10B981) 表示成功状态

· 按钮样式：圆角矩形按钮，具有轻微阴影效果，悬停时有颜色渐变和微动画

· 字体：中文使用微软雅黑，英文使用 Roboto，主要字号 14px，标题 18px，数据展示 16px

· 布局风格：现代化卡片式布局，顶部导航栏，左侧功能菜单，主内容区域，响应式网格系统

· 图标风格：使用Ant Design图标库，线性图标风格，简洁明了，支持深色和浅色主题

一.4.2. 页面设计概览

页面名称	模块名称	UI元素
用户登录页面	身份验证表单	居中卡片布局，邮箱密码输入框，登录按钮，品牌Logo，深蓝色主题，表单验证提示
主页面	系统概览仪表盘	网格卡片布局，统计数字大字体显示，彩色图标，蓝色系渐变背景，实时数据更新
主页面	快速操作区	三列卡片布局，悬停效果，图标+文字组合，引导性设计，权限控制显示
主页面	任务列表	Ant Design表格组件，状态标签，操作按钮，分页控制，筛选功能
图像上传页面	文件上传区域	虚线边框拖拽区域，文件预览缩略图，上传进度条，支持批量显示，格式验证提示
图像上传页面	参数设置表单	标签化表单布局，数值输入框，单位显示，验证提示信息，历史参数选择
检测处理页面	进度监控	大型环形进度条，步骤指示器，实时状态文字，动画过渡效果，WebSocket实时更新
检测处理页面	参数调整面板	侧边栏布局，滑块控件，实时预览，参数重置按钮，预设参数选择
结果展示页面	图像展示区	图像查看器支持缩放平移，标注颗粒高亮显示，工具栏控制，标注信息切换
结果展示页面	统计图表	ECharts图表库，直方图、饼图、趋势图，交互式图例，图表导出功能
结果展示页面	数据表格	可排序表格，筛选功能，分页显示，导出按钮，颗粒详情弹窗
报告管理页面	查询筛选器	表单布局，日期选择器，下拉选择框，搜索按钮，高级筛选折叠面板
报告管理页面	报告列表	表格布局，状态标签，操作按钮组，批量操作选择，导出进度提示
系统设置页面	参数配置	分组表单，滑块和输入框组合，实时预览效果，保存确认，参数验证
系统设置页面	用户管理	用户列表表格，角色标签，权限矩阵，操作确认对话框，批量操作

一.4.3. 响应式设计

系统采用桌面优先的响应式设计，完全支持1920x1080及以上分辨率的大屏显示器，同时适配平板设备（768px-1024px）。在移动设备上提供基础的查看功能，主要操作建议在桌面端进行。界面支持触摸操作优化，适合触屏设备使用。所有表格和图表都具备响应式布局，确保在不同屏幕尺寸下的最佳显示效果。

一.5. 技术特性

一.5.1. 图像处理算法

· 预处理：CLAHE自适应对比度增强，双边滤波降噪保留边缘细节

· 分割：自适应阈值分割，形态学开/闭操作去噪填孔

· 黏连处理：距离变换+分水岭算法分离黏连颗粒

· 特征提取：等效圆直径、外接圆直径、圆度、长宽比、紧凑度、实体度等多维参数

一.5.2. 质量判定标准

· 判定阈值：小颗粒直径阈值 1.00 mm（等效圆直径）

· 合格条件：小颗粒比例 P ≤ 10.00%

· 不合格条件：小颗粒比例 P > 10.00%

· 可配置性：支持管理员自定义判定标准和阈值

一.5.3. 数据输出格式

· CSV详细数据：每个颗粒的完整参数数据，支持Excel打开

· JSON统计报告：结构化统计信息，便于系统集成

· 可视化图片：标注图像、直方图、饼图，PNG格式高清输出

· 批量导出：支持多个报告的批量导出和压缩打包

一.5.4. 性能指标

· 处理速度：单张图像处理时间 < 30秒（1920x1080分辨率）

· 检测精度：颗粒识别准确率 > 95%，直径测量误差 < 2%

· 并发处理：支持最多5个检测任务同时处理

· 数据存储：支持10000+历史报告存储和快速查询

颗粒硅直径分布检测系统

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