[發(fā)明專利]無(wú)規(guī)則形狀顆粒堆積體系中接觸數(shù)定量表征方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010655419.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111932498B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣雪平;柴海偉;黃俊宇;羅勝年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T5/30
• 代理公司: 成都擎智秉業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德

1.無(wú)規(guī)則形狀顆粒堆積體系中接觸數(shù)定量表征方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取不同載荷下填充進(jìn)容器中顆粒堆砌體的襯度圖后重構(gòu)得到二維有序切片圖并進(jìn)行三維可視化得到三維圖像；

對(duì)所述的三維圖像二值化得到顆粒相的二值圖像；

對(duì)所述的顆粒相的二值圖像進(jìn)行算法分割使相互連接的顆粒劃分成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單個(gè)顆粒集并進(jìn)行三維量化分析，使每個(gè)顆粒在三維坐標(biāo)下皆有各自對(duì)應(yīng)的編號(hào)；

獲取在分割算法中被去除的連接子集，并對(duì)每一個(gè)連接區(qū)進(jìn)行編號(hào)；

將分割后的單個(gè)顆粒集腐蝕一層像素得到腐蝕后的單個(gè)顆粒集，獲取被腐蝕掉的各個(gè)顆粒的最外層像素集；

將所述連接子集膨脹一層像素得到膨脹后的連接子集，獲取膨脹后的各連接區(qū)的最外層像素集；

根據(jù)膨脹掉的各連接區(qū)的最外層像素集與腐蝕掉的各顆粒的最外層像素集，通過(guò)預(yù)設(shè)程序分析得到在三維空間坐標(biāo)系下的每個(gè)顆粒的最外層像素坐標(biāo)點(diǎn)集及每個(gè)連接子集的最外層像素坐標(biāo)集；

對(duì)任意兩個(gè)顆粒之間的一個(gè)連接區(qū)，根據(jù)是否與單個(gè)顆粒集有相同像素坐標(biāo)，篩選與該連接區(qū)相接觸的兩個(gè)顆粒；遍歷所有的連接區(qū)，將所有與其中一個(gè)顆粒相接觸的所有顆粒的編號(hào)進(jìn)行查重，去掉重復(fù)編號(hào)后即可統(tǒng)計(jì)出與該顆粒相互接觸的顆粒個(gè)數(shù)；

具體包括以下步驟：

S1、將顆粒物料置入容器中；

S2、獲取顆粒物料置入容器后的不同載荷下的襯度圖后進(jìn)行重構(gòu)得到二維有序切片圖并進(jìn)行三維可視化得到三維圖像；

S3、對(duì)得到的三維圖像進(jìn)行閾值處理，得到顆粒相的二值化圖像；

S4、對(duì)所述顆粒相的二值圖像進(jìn)行算法分割使相互連接的顆粒劃分成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單個(gè)顆粒像素集G1并進(jìn)行三維量化分析，使每個(gè)顆粒在三維坐標(biāo)下皆有各自對(duì)應(yīng)的編號(hào)；

S5、將分割前的顆粒相像素集與切割后的顆粒相像素集相減，得到連接子集C1；

S6、進(jìn)行判斷接觸操作，包括：

將所述G1按6鄰域接觸準(zhǔn)則腐蝕一層像素得到G2；

將所述G1減去G2得到顆粒的最外層像素集G3；

將所述C1按6鄰域接觸準(zhǔn)則膨脹一層像素得到C2；

將所述C2減去C1得到顆粒與顆粒之間的連接區(qū)經(jīng)膨脹一層后的最外層像素集C3；

S7、經(jīng)matlab分析得到在三維空間坐標(biāo)系下每個(gè)顆粒的像素坐標(biāo)點(diǎn)集及每個(gè)連接子集的像素坐標(biāo)集；

S8、對(duì)第i個(gè)兩顆粒之間的連接區(qū)，根據(jù)是否與顆粒有相同像素坐標(biāo)篩選與該連接區(qū)相接觸的第j1和j2個(gè)顆粒；遍歷所有連接區(qū)，將所有與j1相接觸的第j2、j3、j4.....個(gè)顆粒的編號(hào)放至同一列表，去掉重復(fù)編號(hào)后統(tǒng)計(jì)與j1相接觸的顆粒個(gè)數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的無(wú)規(guī)則形狀顆粒堆積體系中接觸數(shù)定量表征方法，其特征在于：對(duì)得到的襯度圖進(jìn)行處理，得到顆粒相的二值化圖像包括：

對(duì)不同載荷下顆粒堆積的襯度圖進(jìn)行重構(gòu)包括降噪、去除環(huán)狀偽影處理；

將降噪、去除環(huán)狀偽影處理完后的切片圖導(dǎo)入三維可視化軟件中，在生成的灰度直方圖中設(shè)定一個(gè)閾值，該閾值為灰度直方圖中兩波峰之間的峰谷處的數(shù)值；

對(duì)經(jīng)過(guò)降噪、去除環(huán)狀偽影處理的切片圖反向閾值得到空氣相，然后對(duì)空氣相做切割處理，得到顆粒內(nèi)部包含的空氣相，再加回顆粒相即填實(shí)顆粒內(nèi)部孔洞，目的是提高后續(xù)的分割質(zhì)量；

分割算法采用分水嶺算法。

3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)規(guī)則形狀顆粒堆積體系中接觸數(shù)定量表征方法，其特征在于：

所述三維可視化軟件采用Avizo軟件。

4.如權(quán)利要求1所述的無(wú)規(guī)則形狀顆粒堆積體系中接觸數(shù)定量表征方法，其特征在于：獲取顆粒物料置入容器后的不同載荷下的襯度圖后進(jìn)行重構(gòu)得到二維有序切片圖并進(jìn)行三維可視化得到三維圖像包括以下步驟：

對(duì)置于容器中的顆粒物料進(jìn)行CT掃描得到初始樣品顆粒襯度圖進(jìn)行重構(gòu)并進(jìn)行三維可視化操作；其中CT掃描設(shè)備的參數(shù)為X射線光子的能量24.9keV,試樣到閃爍體的距離為60mm，像素的分辨率為0.87μm；

對(duì)顆粒物料施加載荷并對(duì)施加載荷后的顆粒物料進(jìn)行CT掃描，得到不同載荷下顆粒堆積的襯度圖進(jìn)行重構(gòu)并進(jìn)行三維可視化操作。