结晶工艺在化工及制药等多个领域应用广泛,其粒度分布会影响产品的纯度、性能和下游的生产工艺。非侵入式的图像识别方法广泛应用于粒度分布测定。受背景光不均衡、晶体目标模糊及晶体反光的影响,基于图像的晶体粒度分布识别方法存在识别率低的问题。而且对于不均匀的晶体溶液,利用图像法对不同拍摄深度下溶液晶体的粒度分布测定可提高粒度分布测定的准确性。因此,本文利用图像处理的方式,识别最优拍摄深度,统计粒数密度,得到晶体粒度分布。为提高晶体识别的准确度,考虑了背景光不均衡、晶体目标模糊及晶体反光问题的图像分割方法。针对背景光不均衡及晶体目标模糊问题,利用改进的非线性反锐化掩膜法均衡背景光强并锐化晶体目标。针对晶体图像部分区域反光现象,提出了改进的Otsu双阈值分割算法,并利用形态学方法修正晶体颗粒,提升了运行效率,并增加了对晶体反光部分的识别率。通过搭建图像采集系统,对上述算法验证。实验结果表明,上述算法可有效提高晶体识别的准确率。为得到适于粒度分布统计的拍摄深度,建立溶液中晶体深度信息与图像模糊度之间的函数关系。为了得到准确的图像模糊度,建立了改进的基于梯度的模糊度评价函数,解决了评价函数受噪点及感兴趣区域选取影响大的问题。根据模糊度,利用二阶多项式拟合回归模型,得到晶体深度信息。利用分类错误率和均方根误差,选择最适于粒度分布统计的深度。实验结果表明,利用该方法得到的最优拍摄深度满足限定深度范围内晶体粒度分布统计的准确度要求。最后,基于最优拍摄深度计算单位体积内晶体的粒度,通过对像素大小的标定,得到粒数密度,利用核密度估计法获得最优深度范围内的晶体粒度分布曲线图。本文得到的最优深度范围内的晶体粒度分布曲线图对结晶控制是实用和有效的。