[發明專利]一種基于圖像的孔隙特征計算方法

在審

• 申請號: 202011174808.3
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112435288A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 劉江峰;馬士佳;李曉昭;林遠健;張凱;黃炳稥
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;徐州江恒能源科技有限公司
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/62;G06T7/11;G01N15/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周科技

1.一種基于圖像的孔隙特征計算方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：

步驟1：獲取目標材料的包含孔隙與骨架的微觀二值圖像，所述微觀二值圖像為通過數字成像技術獲取的離散數字圖像，識別骨架和孔隙各自區域；

步驟2：計算每個孔隙像素與最近骨架像素的距離，并將最近距離數值標記在其對應位置；使用以所計算出的距離中最大值所標記的位置為圓心，以該最大值為半徑的球體對數字圖像中的孔隙進行填充；

步驟3：若所用球體與骨架區域發生干涉，則在當前圓心不斷縮減半徑值來繼續填充，直至所用球體與骨架不發生干涉；填充完畢后更新圖像，將填充部分劃歸為骨架，孔隙未填充部分仍劃歸孔隙部分，并記錄本次填充所用球體半徑；

步驟4：重復步驟2～步驟3，直至所有孔隙均被填充，即此時全圖為骨架；統計每次填充所用球體的不同半徑及對應數量，獲得目標材料的微觀孔隙結構特征參數。

2.根據權利要求1所述的基于圖像的孔隙特征計算方法，其特征在于：所述步驟1中，微觀二值圖像是通過數字圖像處理軟件Imagej對孔隙材料的細觀圖像中孔隙部分進行分割后得到的圖像，即圖像中只包含孔隙與骨架兩部分。

3.根據權利要求1或2所述的基于圖像的孔隙特征計算方法，其特征在于：所述步驟4中，統計填充過程所用不同半徑球體及其數量，具體計算方法如下：

將所用球體按半徑降序排列，序列首位為最大半徑，得到半徑數組{r_i|i＝1,2,…,n},以及與半徑數組每個元素對應的球體數量數組{k_i|i＝1,2,…,n}；其中r_i,k_i分別為第i個半徑值和該半徑球體的數量，n表示n種不同半徑球體；

計算不同半徑孔隙體積累積占比ψ_i，形成體積累加數組{ψ_i|i＝1,2,…,n}：

計算不同半徑孔隙面積累積占比形成面積累加數組

根據圖像分辨率對半徑數組進行換算，即1個像素的長度換算為步驟1所獲圖像在單位長度上像素數目的倒數；將換算后的半徑數組和體積、面積累加數組整合即得到目標材料孔隙特征參數。