[发明专利]基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法

权利要求书

1.基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法，其特征是，主要包括如下步骤：

步骤（1）：采用目标样品制作多份水泥泥浆样本并进行养护：其中一份水泥样本用于观测，其他水泥样本用于测量宏观属性；

在指定的若干个龄期取出观测用水泥样本，并利用三维显微计算机断层扫描仪对观测用水泥样本进行观测并记录水泥的微观结构三维图象数据；

每次在同一龄期，取出测量宏观属性用水泥样本进行测量，得到宏观属性数据；

将记录的水泥的微观结构三维图象数据与宏观属性数据，根据相同龄期一一对应的原则建立对应关系，得到水泥的微观结构三维图象数据的演化数据与宏观属性数据的演化数据；

步骤（2）：针对步骤（1）得到的水泥的微观结构三维图象数据的演化数据，以其中任一龄期的微观结构三维图象作为固定图象，其他龄期的微观结构三维图象作为浮动图象，将所有其他龄期的微观结构三维图象根据固定图象执行三维刚体图象配准，得到经过三维刚体图象配准的每一龄期的微观结构三维图象数据；

步骤（3）：针对步骤（2）中已得到的经过三维刚体图象配准的每一龄期的微观结构三维图象数据，统计每幅微观结构三维图象的三维图象特征，建立起三维图象特征随时间演变的变化数据；

步骤（4）：采用遗传编程类算法，根据步骤（1）得到的水泥宏观属性数据的演化数据和步骤（3）得到的三维图象特征随时间演变的变化数据，逐步演化出图象特征与宏观属性动态关系的动力系统；

步骤（5）：以建立的图象特征与宏观属性动态关系的动力系统为基础，能够预测微观结构三维图象特征和宏观属性的变化趋势，输入初始水泥图象，统计其微观结构三维图象特征，测量出初始宏观属性，将微观结构三维图象特征代入得到的动力系统，利用四阶龙格库塔法，能够预测出微观结构三维图象特征和宏观属性在某一龄期的值及其变化趋势。

2.如权利要求1所述的基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法，其特征是，所述步骤（1）的宏观属性包括水泥的各种宏观物理特征：抗压强度、抗拉强度、抗折强度。

3.如权利要求1所述的基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法，其特征是，所述步骤（3）的图象特征包括各种用于描述图象中象素值分布规律的特征，包括灰度直方图、灰度共生矩阵、马尔可夫随机场、模式光谱。

4.如权利要求1所述的基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法，其特征是，所述步骤（4）的遗传编程类算法包括遗传编程、基因表达式编程和多表达式编程。

5.如权利要求1所述的基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法，其特征是，所述步骤（1）包括如下步骤：

A1:指定水泥品种，指定水灰比，指定观测尺度，指定观测与测量龄期；

A2:制作1份观测用水泥样本，同时按照总观测天数制作多份测量用样本，对所有样本按照相同的养护条件进行养护；

A3:在任一指定龄期，取出观测用水泥样本，利用三维显微计算机断层扫描仪获取样本的三维微观结构图象，用后放回继续养护；在同一龄期，取出测量用样本测量宏观属性；

A4:将记录的真实三维微观结构数据与宏观属性数据根据相同龄期一一对应的原则建立对应关系，得到三维微观结构的和宏观属性的演化数据。

6.如权利要求1所述的基于微观图象特征的水泥水化仿真及宏观属性预测的方法，其特征是，所述步骤（2）包括如下步骤：

B1:从所有龄期的观测图象中，选择一幅水泥样本位置最接近图象中心的龄期的三维图象作为固定图象，其余图象作为浮动图象；针对每一副浮动图象，执行B2至B4；

B2:设定初始变换参数，采用刚体变换，将每一副浮动图象变换到新的坐标系下，并采用最近邻插值；

B3:计算平均均方误差来作为评价该次变换好坏的标准；

B4:若达到预定精度，则停止；否则，执行一步Powell算法，更新变换参数，并返回步骤B2；

B5:得到配准后的在各个时间点的水泥微观结构三维图象。