[发明专利]基于显微图像分析固体材料孔隙结构的方法

摘要

一种基于显微图像分析固体材料孔隙结构的方法，属于分析固体材料孔隙结构技术领域，其特征在于：由显微CT扫描得到固体材料的CT单张横截面图像，使用计算机语言对其进行数字图像处理，以图像的像素大小作为孔径尺度，计算基于显微CT单张图像的固体材料孔隙孔径、孔隙率及其二者之间的变化规律；选取多张数字图像处理后的CT单张图像，生成CT图像序列，并用可视化重构算法中的体绘制算法对其进行三维重构，生成固体材料的三维数字图像，计算基于CT图像序列的固体材料孔隙孔径、孔隙率及其二者之间的变化规律。广泛应用于固体材料各种孔径尺度下的孔隙孔径和孔隙率的分析计算。

主权项

1、基于显微图像分析固体材料孔隙结构的方法，其特征在于是一种基于显微CT图像分析固体材料孔隙结构的方法，具体而言是一种采用显微CT扫描、数字图像处理和三维重构三者相结合的方式定量分析固体材料金属、非金属、煤和岩石孔隙结构的方法，其具体的步骤为：I、由显微CT试验系统的X射线成像系统扫描得到固体材料的一系列冠状面图像；II、通过显微CT计算机系统的滤波和重建，生成固体材料的数百或数千张横截面图像；III、对显微CT扫描得到的CT单张横截面图像使用计算机语言进行数字图像处理，是对显微CT扫描得到的CT单张横截面图像进行读取、剪取、二值化和压缩处理，二值化是对显微CT图像进行阈值分割，灰度值为0时，表示该像素点为孔隙；灰度值不为0时，表示该像素点为材料中的固体成分，压缩是将一幅M×M像素的CT图像压缩成M/X×M/X像素的新图像，压缩后像素的尺寸增加X倍，以像素的大小作为材料的孔隙孔径；IV、以图像的像素大小作为孔径尺度，计算基于显微CT单张图像的固体材料孔隙孔径、孔隙率及其二者之间的变化规律，固体材料孔隙率Φ是根据显微CT图像中固体材料部分灰度值为0的像素点个数N₀和所有像素点个数N来计算的，即φ=N0N×100%;]]>V、选取多张数字图像处理后的CT单张图像，生成CT图像序列，并用可视化重构算法中的体绘制算法对其进行三维重构，生成固体材料的三维数字图像，三维重构是对数字图像处理后的CT图像读取、生成三维数据集、图像预处理、灰度插值和三维可视化，使用计算机语言读取数字图像处理后的CT单张横截面图像，排列生成CT图像序列和三维数据集，在图像预处理的过程中，由于CT图像的孔隙率是以图像的灰度等级为基础，所以不对图像进行灰度直方图均衡化、图像锐化和彩色处理步骤，只对图像进行插值和图像平滑，CT单张图像层与层之间的距离是一个像素，层间距较小，采用灰度插值算法，计算式如下V(x,y,zi)=[V(x,y,z2)-V(x,y,z1)]*iK+1+V(x,y,z1)]]>式中：x，y，z为CT图像的三坐标轴；V(x，y，z)为CT图像在(x，y，z)处的灰度值；i＝1，2，…，K；K为读取的CT图像层数，图像平滑采用gaussian滤子，三维可视化采用可视化重构体绘制算法中的光线投射法，通过计算所有体素对光线的作用得到二维投影图像，以显示固体材料的孔隙结构；VI、计算基于CT图像序列的固体材料孔隙孔径、孔隙率及其二者之间的变化规律。