[发明专利]一种基于多孔介质三维孔隙空间图像的孔径分布评估方法

说明书

本发明公开一种基于多孔介质三维孔隙空间图像的孔径分布评估方法，所述孔径分布评估方法类比压汞法的测试原理，利用离散区间内部预定义的不同半径尺寸的孔隙球体，对真实孔隙空间进行填充，直至将孔隙完全填充，然后，对孔隙空间内部已填充的球体体积进行统计计算分析，进而获得孔径分布信息，计算步骤包括：定义离散三维图像中孔隙几何形状；原始三维图像矩阵的填充；最大孔隙半径值的计算；孔隙区域的标记；孔隙占比分数统计计算。本发明孔径分布评估方法计算结果与理论值的相符度高，精准的对多孔介质的孔径分布信息进行提取，通过逻辑算法，能够快速标记出孔隙区域，执行速度快，标记效率高。

技术领域

本发明涉及一种孔径分布评估方法，具体是一种基于多孔介质三维孔隙空间图像的孔径分布评估方法。

背景技术

得益于迅速发展的数字显微成像技术(CT和FIB/SEM)，多孔介质材料内部的微观三维孔隙结构得以直观呈现。基于上述三维孔隙结构图像，可直接提取其相应的孔径分布信息。现有算法主要类比于压汞法的测试原理，通过执行不同类型的距离变换(欧氏距离或棋盘距离变换)来对孔径分布进行计算，然而，由于数字图像的离散本质属性，加之现有算法缺少对孔隙几何形状的清晰明确定义，从而导致某些情况下其计算结果的准确性较差，除此之外，对于三维大尺度图像而言，现有算法的执行效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多孔介质三维孔隙空间图像的孔径分布评估方法

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于多孔介质三维孔隙空间图像的孔径分布评估方法，所述孔径分布评估方法类比压汞法的测试原理，利用离散区间内部预定义的不同半径尺寸的孔隙球体，对真实孔隙空间进行填充，直至将孔隙完全填充，然后，对孔隙空间内部已填充的球体体积进行统计计算分析，进而获得孔径分布信息，具体计算步骤如下：

S1、定义离散三维图像中孔隙几何形状；

S2、原始三维图像矩阵的填充；

S3、最大孔隙半径值的计算；

S4、孔隙区域的标记；

S5、孔隙占比分数统计计算。

进一步地，所述步骤S1通过假设三维离散空间中孔隙几何形状球体，根据球体公式对不同半径尺寸的球体进行预定义。

进一步地，所述步骤S2中为防止后续计算中三维图像矩阵的越界读取，首先对原始三维图像矩阵的尺寸进行扩张和填充操作。

进一步地，所述扩张尺寸与同方向三维图像矩阵的尺寸相等，填充操作的填充值全部选为孔隙像素。

进一步地，所述步骤S3是对三维图像中的孔隙像素点进行遍历，在每一个孔隙位置处，将先前已经预定义好的不同半径离散孔隙球体逐次对其进行填充，以寻找该位置处所能放置的具有最大半径尺寸的球体，并对该半径值进行记录和存储。

进一步地，所述步骤S4是获得三维图像中每一个孔隙像素位置处所能放置的最大半径尺寸的球体后，再次对图像中的孔隙像素进行遍历，并对每一位置处最大球体所能覆盖的像素点进行标记，标记值为其相应的最大半径尺寸值。

进一步地，所述标记值在标记过程中，遵循较大标记值优先原则，即若后续待标记孔隙半径值较大，则对先前已标记的孔隙半径值进行替换更新，否则维持原有标记值不变。

进一步地，所述步骤S5是把已完成标记的三维图像作为研究对象，分别统计其内部具有不同孔隙半径标记值的像素点的数目，获得其相应的占比，最终得到真实孔隙结构图像的孔径分布信息。

本发明的有益效果：

1、本发明孔径分布评估方法计算结果与理论值的相符度高，精准的对多孔介质的孔径分布信息进行提取；