[发明专利]一种沥青混合料中子图像与X-ray图像的融合处理方法有效

专利信息
申请号: 202210126323.X 申请日: 2022-02-10
公开(公告)号: CN114463240B 公开(公告)日: 2022-11-18
发明(设计)人: 单丽岩;李志伟;齐小飞;杨鑫;田沛欣 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学;中国工程物理研究院核物理与化学研究所
主分类号: G06T5/50 分类号: G06T5/50;G06T5/20;G06T7/136;G06T7/33
代理公司: 北京中睿智恒知识产权代理事务所(普通合伙) 16025 代理人: 邓大为
地址: 150000 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 沥青 混合 中子 图像 ray 融合 处理 方法
【说明书】:

发明提供了一种沥青混合料中子图像与X‑ray图像的融合处理方法,涉及沥青混合料数字图像处理技术领域。本发明采用中子成像系统和X‑ray CT系统进行沥青混合料的层析成像试验,分别获取沥青混合料的中子断层图像和X‑ray断层图像;将获取的中子断层图像进行增强处理,对增强后的中子断层图像依次进行垂直镜像、旋转和裁剪的几何变换处理;对几何变换后中子断层图像中的集料进行提取;将获取的X‑ray断层图像进行乘常数因子运算,之后对空隙进行提取;将提取到的集料图像与空隙图像进行加法运算处理,得到中子与X‑ray的融合图像。该处理方法融合了中子成像检测集料和X‑ray成像检测空隙的优势,具有高度的互补性,为准确获取沥青混合料的细观组成结构提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料中子图像与X-ray图像的融合处理方法,属于沥青混合料数字图像处理技术领域。

背景技术

沥青混合料是一种由集料、砂浆和空隙组成的多相颗粒复合材料,其内部细观组成结构对沥青混合料的宏观力学性能具有显著影响,准确确定沥青混合料的细观组成结构对其宏观力学行为及破坏机理的研究具有重要意义。

目前,沥青混合料的细观组成结构主要采用X-ray CT和图像处理技术确定。X-ray是利用其穿透材料时辐射强度衰减率与内部各组成密度相关的原理实现对材料内部细观结构信息的获取。空隙密度与集料和砂浆的密度具有差异较大,因此X-ray是检测沥青混合料中空隙的理想方法。由于沥青混合料中集料与砂浆的密度较接近,导致X-ray断层图像中部分集料与砂浆的灰度值十分接近。此现象会使该部分集料被识别为砂浆,进而导致对X-ray断层图像中的集料提取不完整。中子成像是一种利用中子射线束对组成元素的敏感性确定材料组成结构的无损检测技术。由于集料与沥青的氢元素含量差别较大,因此中子是检测混合料中集料的理想方法,这有利于集料与砂浆的区分,但中子区分集料与空隙的效果不如X-ray。

基于上述中子成像和X-ray成像各自的技术特点可知,两者之间存在互补性。将这两种成像技术获取的数字图像进行融合处理,将会弥补X-ray图像区分集料与砂浆不理想和中子图像区分集料与空隙不理想的不足,为准确地获取沥青混合料的细观组成结构提供可能性。

发明内容

本发明的目的是为了发挥中子成像与X-ray成像技术各自的优势,更准确地确定沥青混合料细观结构,而提出一种沥青混合料中子图像与X-ray图像的融合处理方法。

本发明提供的一种沥青混合料中子图像与X-ray图像的融合处理方法,包括如下步骤:

步骤一:中子断层图像获取

采用中子成像系统对沥青混合料试件进行层析成像试验,获取沥青混合料的中子断层图像;

步骤二:X-ray断层图像获取

采用X-ray CT系统对沥青混合料试件进行层析成像试验,获取沥青混合料的X-ray断层图像;

步骤三:中子断层图像增强处理

首先采用灰度变换增强算法对步骤一中获取的中子断层图像进行增强处理,然后采用中值滤波降噪算法对中子断层图像进行降噪处理,去除图像中的噪声并保持图像的边缘清晰;

步骤四:中子断层图像的几何变换

以步骤二中获取的沥青混合料X-ray断层图像为参照,对经步骤三处理后的中子断层图像进行以下步骤的几何变换处理:

1)在二维平面内,对中子断层图像进行垂直镜像变换,若中子断层图像与X-ray断层图像在二维平面内无镜像关系时,此步骤可省略;

2)将镜像后的中子断层图像在平面内旋转一定角度,使中子断层图像与X-ray断层图像中沥青混合料试件的各个特征点在图像中的方位一致;

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