[發(fā)明專利]一種核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球孔隙三維結(jié)構(gòu)核殼區(qū)分表征的方法

有效

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• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110310296B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 牛韻雅;李娜
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

本發(fā)明公開了一種核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球孔隙三維結(jié)構(gòu)核殼區(qū)分表征的方法，包括以下步驟：S1、對核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球進(jìn)行整體的CT掃描，得到其斷層掃描圖像；S2、進(jìn)行閾值分割；S3、提取殼層物質(zhì)所有像素點；S4、提取殼層和核層物質(zhì)的所有像素點；S5、進(jìn)行最近鄰插值的運算，得到殼層；S6、對空間矩陣內(nèi)所有圖像，用矩陣的減運算；S7、去除核物質(zhì)的部分，得到殼層中的孔隙；S8、計算殼層孔隙率。本發(fā)明使核殼材料的殼層和核層的孔隙率得以分別計算，通過對核殼材料內(nèi)部兩種或多種物質(zhì)互相滲透的研究，對材料整體性能的不同影響及材料內(nèi)部反應(yīng)機(jī)制的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的支撐，對核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制備工藝的提升及結(jié)構(gòu)的驗證提供有力支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合材料成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球孔隙三維結(jié)構(gòu)核殼區(qū)分表征的方法。

背景技術(shù)

核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球通常由兩種或多種不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)通過物理或化學(xué)作用連接而成。其特殊的核殼結(jié)構(gòu)整合了內(nèi)外材料的性質(zhì)，并互相補充各自的不足，改善了單一材料微球的性能，提升了其穩(wěn)定性，并通過引入多種材料的方式使其具有多功能性，有著廣泛的應(yīng)用前景。

核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)對于其性能起到極大的影響，但由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，復(fù)合微球的殼層和核層的孔隙結(jié)構(gòu)經(jīng)常有較大差異，這種差異對復(fù)合微球的性能帶來不可忽視的影響，因此對核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球內(nèi)部孔隙三維結(jié)構(gòu)的核殼區(qū)分表征具有重要意義。

目前對材料內(nèi)部孔隙的測量大多采用壓汞法和CT掃描的方法。壓汞法是利用汞在不同壓力的情況下進(jìn)入不同內(nèi)徑的孔隙的特點，測量出材料內(nèi)部孔隙的分布。CT掃描是利用不同物質(zhì)對X射線的吸收率不同的特點，獲得材料的斷層掃描圖像，通過圖像識別出孔的體積分?jǐn)?shù)，從而得到樣品的孔隙率，并利用三維重構(gòu)技術(shù)獲得內(nèi)部孔隙的三維結(jié)構(gòu)圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷為：無論壓汞法還是CT掃描的方式都是對材料整體內(nèi)部孔隙分布的表征，無法對殼層和核層的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)別計算，而實際上殼層和核層的孔隙率差別可能會很大，其差別直接影響材料的性質(zhì)與性能。比如有的殼層要求孔隙率很小，阻止外界物質(zhì)進(jìn)入，而要求核的孔隙率較大，方便內(nèi)部反應(yīng)等，提供一種核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球孔隙三維結(jié)構(gòu)核殼區(qū)分表征的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球孔隙三維結(jié)構(gòu)核殼區(qū)分表征的方法，該方法包括以下步驟：

S1、對核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合微球進(jìn)行整體的CT掃描，得到其斷層掃描圖像；

S2、對所有的斷層掃描圖像按灰度值不同進(jìn)行閾值分割；

S3、對閾值分割后的斷層掃描圖像，提取殼層物質(zhì)所有像素點，生成第一圖像層集合；

S4、對閾值分割后的斷層掃描圖像，提取殼層和核層物質(zhì)的所有像素點，生成第二圖像層集合；

S5、對第一圖像層集合的所有圖像按像素進(jìn)行最近鄰插值的運算，用最近鄰插值法計算得到的第三圖像層集合，即為殼層，第三圖像層集合的體積V1即為殼體積的近似值；

S6、對空間矩陣內(nèi)所有圖像，用矩陣的減運算，設(shè)第三圖像層集合像素點的灰度值為g(x，y)，第一圖像層集合像素點的灰度值為f(x，y)，步驟S5中被填充區(qū)域的圖像層記作第四圖像層集合，第四圖像層集合像素點的灰度值為：h(x，y)＝g(x，y)-f(x，y)；

S7、用第四圖像層集合像素點減去第二圖像層集合像素點，去除第四圖像層集合像素點中核物質(zhì)的部分，得到第五圖像層集合，即為殼層中的孔隙，其體積記為V2；

S8、計算得到殼層孔隙率Q1，Q1＝V2/V1。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的該方法還包括計算核層孔隙率的方法，具體為：