[发明专利]一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法

权利要求书

1.一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：获取岩土体材料的SEM图像的灰度直方图曲线；

S2：根据所述灰度直方图曲线，确定分割阈值T的取值范围，具体如下：

步骤S2.1：根据所述灰度直方图曲线，确定所述灰度直方图曲线中的峰值数目；

步骤S2.2：根据所述峰值数目，确定所述岩土体材料的结构；

步骤S2.3：获取所述峰值对应像素的灰度级i_max；

步骤S2.4：根据所述岩土体材料的结构和峰值对应像素的灰度级i_max，确定所述分割阈值T的取值范围；

S3：获取所述灰度直方图曲线的二阶导数；

S4：根据所述灰度直方图曲线的二阶导数和分割阈值T的取值范围，确定所述分割阈值T的大小；其中

(1)当所述灰度直方图曲线只有一个峰值，步骤S4具体如下：

SA4.1：所述分割阈值T的取值范围为：

Ti_max

其中，i_max为峰值对应像素的灰度级；

SA4.2：获取所述灰度直方图曲线的二阶导数，所述二阶导数为：

其中，i表示灰度级，n_i表示图像中每个像素的灰度级i所对应的总像素数量；

SA4.3：根据所述二阶导数，确定在分割阈值T的取值范围内二阶导数的最大值a_imax；

SA4.4：确定所述二阶导数最大值a_imax所对应像素的灰度级i_T,所述分割阈值T为：

T＝i_T

其中，i_T为二阶导数最大值a_imax所对应像素的灰度级；

(2)当所述灰度直方图曲线有两个峰值，步骤S4具体如下：

SB4.1：所述分割阈值T的取值范围为：

i_max1Ti_max2

其中，i_max1为第一个峰值对应像素的灰度级，i_max2为第二个峰值对应像素的灰度级；

SB4.2：获取所述灰度直方图曲线的二阶导数，所述二阶导数为：

其中，n_i表示图像中所有灰度级为i的像素的总像素个数，i表示灰度级；

SB4.3：根据所述二阶导数，确定在分割阈值T的取值范围内二阶导数的最大值a_imax；

SB4.4：确定所述二阶导数最大值a_imax所对应像素的灰度级i_T,所述分割阈值T为：

T＝i_T

其中，i_T为二阶导数最大值a_imax所对应像素的灰度级。

2.根据权利要求1所述的一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法，其特征在于，所述步骤S1获取图像的灰度直方图曲线之前还包括：读取所述岩土体材料的SEM图像，获取所述SEM图像中每个像素的灰度级i、所述每个像素的灰度级i所对应的总像素数量n_i。

3.根据权利要求1或2所述一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法，其特征在于，所述步骤S1获取图像的灰度直方图曲线具体如下：

S1.1：确定所述岩土体材料灰度图像中每个像素的灰度级i；

S1.2：根据如下公式，获取所述岩土体材料灰度图像的灰度直方图曲线上各个点：

其中，i表示灰度级，N表示图像像素总数，n_i表示图像中所有灰度级为i的像素的总像素个数，L表示灰度级的种类数；

S1.3：根据所述P(i)，拟合获取岩土体材料灰度图像的灰度直方图曲线。

4.根据权利要求1所述的一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法，其特征在于，步骤S2.2确定所述岩土体材料的结构具体如下：

如果所述灰度直方图曲线只有一个峰值，所述岩土体材料的结构为含孔隙结构；

如果所述灰度直方图曲线有两个峰值，所述岩土体材料的结构为含裂缝结构。

5.根据权利要求4所述的一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法，其特征在于，步骤S3获取所述灰度直方图曲线的二阶导数之前包括：获取所述灰度直方图曲线的一阶导数，所述一阶导数为:

其中，i表示灰度级，n_i表示图像中每个像素的灰度级i所对应的总像素数量。