[发明专利]一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法

权利要求书

1.一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在复杂烧结矿样品表面随机选取一个区域，分别采用光学显微镜和电子显微镜对该区域进行拍摄，对所得光学显微图片和电子显微图片采用多尺度滤波和多阈值分割的方法进行处理，分别得到光学显微镜和电子显微镜的矿相不完全分割图，并将其进行配准融合处理得到二维矿相完全分割图；

(2)确定三维重建的固定层间距和抛磨参数，按照步骤(1)的方式得到每层的矿相完全分割图，并进行三维重建得到三维显微矿相图；

(3)对步骤(2)所得的三维显微矿相图进行透视处理和剖切处理，得到复杂烧结矿三维显微矿相透视图和剖视图；

(4)对步骤(2)所得的三维显微矿相图中各矿相的像素点进行统计，得到复杂烧结矿三维矿相或气孔的体积占比；

在步骤(2)中，所述确定三维重建的固定层间距和抛磨参数是指利用人眼可识别的最小矿相或最小气孔的尺寸长度的1/2作为三维重建的固定层间距，利用压痕法不断测量来调整抛磨参数，直至得到与最小矿相或最小气孔尺寸长度的1/2符合的层间距Δh；由压痕法测量确认层间距Δh的公式如下：

其中：x₁为测得的初始压痕的宽度；

x₂为测得的烧结矿样品抛光一定厚度后压痕的宽度；

α为压痕法所用菱形压头角度。

2.根据权利要求1所述的一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于：步骤(1)中采用光学显微镜和电子显微镜对复杂烧结矿样品表面同一区域进行拍摄时，要基于待分析区域矿相结构特征和显微镜分辨率，选择合适的放大倍数，所选放大倍数应不小于最小放大倍数；根据人眼能区分最小的光点距离和矿相尺寸，并利用公式可以计算最小放大倍数，其中：若μ_显0.2mm，μ₁指的是单个像素点的尺寸长度；若μ_显0.2mm，μ₁指的是人眼极限识别光点点距；μ₂为拟观察最小矿相尺寸，k₁为协调常数。

3.根据权利要求1所述的一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于：步骤(1)中所述对所得光学显微图片和电子显微图片采用多尺度滤波和多阈值分割的方法进行处理，具体步骤是：

a、采用二维离散小波分解去除噪声及高频杂波；

b、利用小波逆变换重塑图像，加强图像的边缘信息；

c、根据灰度差异确定最佳阈值门限进行多阈值分割区别复杂矿相。

4.根据权利要求1所述的一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于：步骤(1)中所述的配准融合处理具体步骤是：对所得光学显微镜的矿相不完全分割图中无法区分的矿相，采用改进的边缘检测算法将光学显微镜不完全分割图和电子显微镜不完全分割图进行配准融合，利用电子显微镜的分割图加以补充区分，得到二维矿相完全分割图；所述改进的边缘检测算法是指根据光学显微镜和电子显微镜图像的小波变换域，得到图像边缘离散的局部极大值点，将其作为图像配准的特征点，连成极大值曲线，得到光镜和电镜图像的边缘轮廓，并利用边缘轮廓特征点进行光电镜图像的配准。

5.根据权利要求1所述的一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于：步骤(3)所述的透视处理是指将所要分析的矿物组织不透明度设为1，其余矿物组织不透明度设为0，得到复杂烧结矿中任意矿物或气孔的三维透视图；若分析两种或多种交织矿物，则将待分析的矿物分别设置不同的不透明度进行区分，且待分析矿物的不透明度均不为0，其余不分析的矿物不透明度设为0，得到复杂烧结矿中交织矿物的三维透视图。

6.根据权利要求1所述的一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于：步骤(3)所述的剖切处理是指将三维显微矿相图分别从X轴、Y轴和Z轴进行剖切，剖切单位长度根据所需观察的矿相自由确定，得到三维显微矿相剖视图；也可结合透视图对矿物进行剖切，得到矿物的剖切透视图。

7.根据权利要求1所述的一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，其特征在于：步骤(4)所述对步骤(2)所得的三维显微矿相图中各矿相的像素点进行统计，得到复杂烧结矿三维矿相或气孔的体积占比的具体方法为：

假设一种复杂烧结矿的第i层的矿相完全分割图得到A₁,A₂,A₃……A_n种矿相，基于像素统计得i层矿相总量为T_i，其中，i＝1,2……m，n为矿相的种类数量，m为矿相的总层数；设第i层矿相中的A₁矿相含量为X_i1，则i层A₁矿相的面积分数为可得烧结矿区域内A₁矿相的体积分数：

利用上述公式可将二维矿相面积分数转化为三维矿相体积分数，得到复杂烧结矿中任一矿相或气孔的体积占比。