一种柴油机颗粒物形貌的表征方法技术

本发明专利技术公开了一种柴油机颗粒物形貌的表征方法，首先分级采集柴油机排气通道中不同空气动力学直径的颗粒物作为待测样品；采用丙酮试剂、超声振荡和离心的方法提取待测样品；将含有颗粒的溶解液粘附导电胶表面，喷金后得到颗粒分析样品，再利用场发射扫描电子显微镜分析样品，获得灰度值在0～255的电镜灰度图像；采用最大类间方差法确定门限阈值获得二值图；利用多级边缘检测算法对图像的目标区域进行边界提取；采用算数阶网格划分法，用δ×δ个像素点的矩阵对轮廓边界图进行划分；构造一些边长为δ的正方形或称为盒子，然后计算不同δ值的盒子与平面集F相交的个数，得到盒维数。本方法简单、便捷，计算的盒维数能清晰、直观地反映柴油机颗粒物的分形特征。

Method for characterizing particle morphology of diesel engine

The invention discloses a characterization method of diesel particulate morphology, first grade different particle aerodynamic diameter acquisition diesel engine exhaust passage as sample; sample method using acetone reagent, ultrasonic and centrifugal extraction solution; surface adhesion of conductive adhesive containing particles, particles of sample analysis get after spraying the sample analysis using a field emission scanning electron microscopy, obtain the gray value in 0 ~ 255 electron microscope gray image; using Otsu method to determine the threshold value of two; use the multi-level edge detection algorithm of target area on the image boundary extraction; the order of mesh count method divide the contour map with delta x delta matrix pixel structure; some length square or delta for the box, and then calculating the different value of the box The number of the intersection of the planar set F is obtained. This method is simple and convenient, and the fractal dimension can reflect the fractal characteristics of diesel particulate matter clearly and intuitively.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及柴油机颗粒物图像分析领域，具体是一种柴油机颗粒物形貌的表征方法。
技术介绍
柴油机颗粒物是PM2.5主要源之一。由柴油机直接排放的有害物质经过一系列反应生成的二次颗粒物，对环境造成严重污染。对柴油机颗粒物形貌特征的研究，是辨识柴油机一次或二次颗粒物的重要手段。目前，国内外学者已经从粒径、组分角度对柴油机颗粒物进行研究，但是缺少从颗粒物复杂的形貌角度进行辨识的方法。因此，寻找一种有效、直观地反映柴油机颗粒物形貌特征的手段对于柴油机颗粒物源解析研究具有重要意义。分形理论作为研究复杂无序的混乱现象，揭示客观事物的多样性与复杂性的一种新颖手段被研究者广泛使用。柴油机一次颗粒物，主要由干碳烟、有机可溶成分和硫酸盐等杂质组成。由于柴油机颗粒物复杂的形成过程，导致其具有复杂但又自相似性的形貌特征。因而，利用分形理论能够很好地探索柴油机颗粒物的形貌特征及其组分之间的内在联系，为柴油机一次颗粒物从形貌角度表征与辨识提供有效手段。然而，目前尚缺少将分形理论作为柴油机颗粒物形貌表征的方法。针对上述不足，提出一种柴油机颗粒物形貌表征方法，该方法简单、便捷，所得盒维数能够客观、有效地反映一次颗粒物的形貌特征。
技术实现思路
本专利技术目的是为了表现柴油机一次颗粒物的形貌特征，提出一种颗粒物形貌的表征方法。本专利技术包括采集待测颗粒样品、待测颗粒样品的萃取、获得颗粒样品形貌的电镜灰度图像、对电镜灰度图像进行二值化处理、提取颗粒图像的轮廓边界、图像网格的划分以及颗粒样品盒维数的计算。所述采集待测颗粒样品采用微孔均匀沉积式采样器MOUDI(Micro-OrificeUniformDepositImpactors)分级采集柴油机排气通道中不同空气动力学直径的颗粒物作为待测样品。所述待测颗粒样品的萃取利用丙酮试剂，通过超声振荡和离心的方法对待测颗粒样品进行提取。所述获得颗粒样品形貌的电镜灰度图像将含有颗粒物的溶解液粘附导电胶表面，喷金后得到颗粒分析样品，再利用场发射扫描电子显微镜分析样品，获得灰度值介于0～255之间的电镜灰度图像。所述对电镜灰度图像进行二值化处理包括确定门限阈值、获得二值图。所述确定门限阈值采用最大类间方差法。设图像灰度值介于1～m，灰度值i的像素点个数为ni，可得到：式中，N为像素点总数，pi为各灰度值出现的概率。再用T(T为1～m之间任意一个灰度值)将灰度值分成两组，分别为C0＝{1～T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机颗粒物形貌的表征方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获得颗粒样品形貌的电镜灰度图像；步骤2：对电镜灰度图像进行二值化处理；步骤3：提取颗粒图像的轮廓边界；步骤4：图像网格的划分；步骤5：计算颗粒样品盒维数。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机颗粒物形貌的表征方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：获得颗粒样品形貌的电镜灰度图像；步骤2：对电镜灰度图像进行二值化处理；步骤3：提取颗粒图像的轮廓边界；步骤4：图像网格的划分；步骤5：计算颗粒样品盒维数。2.根据权利要求1所述的一种柴油机颗粒物形貌的表征方法，其特征在于，所述步骤1的实现方法：将含有颗粒物的溶解液粘附导电胶表面，喷金后得到颗粒分析样品，再利用场发射扫描电子显微镜分析样...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅丛蔚，梅德清，陈挑挑，陈鬃，涂立志，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32