【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种对含碳颗粒物纳米结构进行分析的方法,属于图像处理
技术介绍
雾霾已经成为大中城市的一种灾害性天气,受到世界各国包括中国的广泛关注,其中可吸入颗粒物是雾霾的主要成分。这些颗粒物的来源主要有汽车特别是柴油车排放颗粒物、烧煤所产生的废气、工业生产排放废气等,大多数颗粒物都是以碳元素为核心的含碳颗粒物。目前对颗粒物的生成和消除机理特别是颗粒物结构和理化特性及其生成、演变规律已经成为环保领域的关注热点。国内外的大量研究发现,颗粒物的纳米结构与其氧化特性有直接的联系。具有无定型结构的颗粒物比具有晶格结构的颗粒物更容易被氧化,对于含碳颗粒物来说,较短的微晶长度、较大的微晶曲率和层间距表示颗粒物中无定型结构更明显,更容易被消除,具有更低的氧化活化能。因此,采用合理的方法对颗粒物的纳米结构进行定量分析,了解颗粒物的生成和消除机理,将有助于颗粒物的控制。目前已有的方法中缺乏对微晶交叉点的自动消除算法,以及在微晶对间距计算中缺乏自动匹配技术,降低了计算的效率和准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析方法,其具有实现自动消除微晶交叉点及对微晶对自动匹配的特点,能够有效提高颗粒物纳米结构特征参数的计算效率和计算准确度专利技术提供一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,包括:依次进行的颗粒物微观形貌图像获取的步骤、对获取的图像进行数字图像处理的步骤和颗粒物的纳米结构特征参数计算的步骤;所述颗粒物微观形貌图像获取的步骤为:A1、将颗粒物取数粒置于无水乙醇中,在超声波振荡机中 ...
【技术保护点】
一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于,包括:依次进行的颗粒物微观形貌图像获取的步骤、对获取的图像进行数字图像处理的步骤和颗粒物的纳米结构特征参数计算的步骤;所述颗粒物微观形貌图像获取的步骤为:A1、将颗粒物取数粒置于无水乙醇中,在超声波振荡机中振荡一定时间,使颗粒物在无水乙醇中充分分散开;取一滴混合液滴至高分辨率场发射透射电镜用铜网超薄碳膜上,等待乙醇自由挥发;A2、使用高分辨率场发射透射电镜对制备好的颗粒物样品进行微观形貌观测,获取颗粒物形貌图像;A3、对所获取的颗粒物微观形貌图像进行手动分割,获取感兴趣的区域,并对分割后的图像进行保存。
【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于,包括:依次进行的颗粒物微观形貌图像获取的步骤、对获取的图像进行数字图像处理的步骤和颗粒物的纳米结构特征参数计算的步骤;所述颗粒物微观形貌图像获取的步骤为:A1、将颗粒物取数粒置于无水乙醇中,在超声波振荡机中振荡一定时间,使颗粒物在无水乙醇中充分分散开;取一滴混合液滴至高分辨率场发射透射电镜用铜网超薄碳膜上,等待乙醇自由挥发;A2、使用高分辨率场发射透射电镜对制备好的颗粒物样品进行微观形貌观测,获取颗粒物形貌图像;A3、对所获取的颗粒物微观形貌图像进行手动分割,获取感兴趣的区域,并对分割后的图像进行保存。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于:所述对获取的图像进行数字图像处理的步骤为:B1、对步骤一所获取的待处理图像进行归一化处理;B2、对图像进行滤波;B3、对图像进行均衡化增强;B4、对图像进行二值化处理;B5、对图像进行形态学开、闭运算;B6、对图像进行细化。3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于:所述步骤B1、对步骤一所获取的待处理图像进行归一化处理为:设待处理图像所有像素点的最大灰度值为Gmax,最小灰度值为Gmin,像素点P的灰度值为GP,NP是归一化后像素点P的灰度值,归一化公式如式(1):。4.根据权利要求2所述的一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于:所述步骤B2、对图像进行滤波包括如下步骤:C1、取窗口大小为n×n,n为奇数。将窗口在图像上移动,使窗口中心与图像中待处理的像素点P重合;C2、记下窗口中每个像素点的灰度值,按照从大到小的顺序排列:N1,N2,...,Nn×n;C3、计算中间位置的灰度值N((n×n)+1)/2,并将此值赋给像素点P;C4、遍历图像中所有像素点。5.根据权利要求2所述的一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于:所述步骤B3、对图像进行均衡化增强,采用直方图均衡化增强,设步骤B2处理后的图像的灰度级为L,图像中像素点的总数为n,第i级灰度为ri,ni是图像中灰度级为ri的像素个数,包括如下步骤:D1、计算图像的归一化直方图,如式(2):D2、设r是归一化到区间[01]的图像的灰度级,定义变化f,使得区间[0,1]内的任意r,经变换f(r)都有一个s与之对应,显然,s是经变换f(r)后输出图像的灰度级。f(r)在区间0≤r≤1内满足如下条件:(1)f(r)单调递增;(2)0≤f(r)≤1;(3)s,r具有一一对应的关系;D3、通过变换f将输入图像的灰度级ri映射到输出图像的灰度级si,如式(3):6.根据权利要求2所述的一种基于图像处理技术的含碳颗粒物纳米结构分析的方法,其特征在于:所述步骤B4、对图像进行二值化处理的过程为:设步骤B3增强 后图像的灰度级范围为(rmin,rmax),T是rmin和rmax中间的一个数,则二值图gP如式(4):其中:“1”表示物体(对象、目标),使用白色;“0”表示背景,使用黑色。式(4)中阈值T采用迭代阈值法确定,包括如下步骤:E1、求出图像中的最小和最大灰度级rmin和rmax,并设置初始阀值,如式(5):E2、根据阈值Tk(k=0,1,2...)将图像分为目标和...
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