基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，能提高孔径测量的准确性，该方法包括以下步骤：S1，获取待测材料的原始数字图像，并对原始数字图像进行阈值分割以得到包括至少一个孔隙的二值图像，其中，原始数字图像为二维图像；S2，计算二值图像中每个孔隙内的每个像素点到该孔隙边界的欧氏距离；S3，提取到该孔隙边界的欧氏距离相等的像素点以在每个孔隙内构成至少一个封闭的等值线；S4，获取预设欧氏距离值，并将数值等于预设欧氏距离值的等值线向外扩展预设欧氏距离值以形成对应的扩展线；S5，计算所有扩展线中的圆弧所构成的弓形的总面积；S6，根据总面积计算孔径为预设欧氏距离值的孔隙的面积，以得到待测材料的连续孔径分布。

Calculation method of continuous aperture distribution based on 2-D digital image

The invention discloses a method for calculating the continuous aperture distribution based on two-dimensional digital image, which can improve the accuracy of aperture measurement. The method comprises the following steps: S1, acquiring the original digital image of the material to be measured, and thresholding segmentation of the original digital image to obtain a binary image including at least one aperture, wherein, The original digital image is a two-dimensional image; S2, which calculates the Euclidean distance from each pixel in each pore in a binary image to the pore boundary; S3, which extracts pixels with equal Euclidean distance from the pore boundary to form at least one closed contour in each pore; S4, which obtains the preset Euclidean distance value and counts the number. Euclidean distance value is equal to the preset Euclidean distance value of the contour to expand outward to form the corresponding expansion line; S5, calculate the total area of the arc in all the expansion line; S6, according to the total area of the pore size calculated as the preset Euclidean distance value of the pore area, to obtain the continuous pore size distribution of the material to be measured.

【技术实现步骤摘要】
基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法
本专利技术涉及图像处理
，特别涉及一种基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法。
技术介绍
目前，主要通过物理压汞试验来确定试样内部的孔隙半径分布特征，通过压汞试验虽然能够得到连续孔径分布，但是相比于数字图像其只能得到最终的测试数据，不能够像图像处理可以得到直观和可视化的结果，同时如果样本中含有“墨水瓶型”等特殊孔隙，常规的压汞试验则会严重影响孔径测量的准确性。除此之外，压汞法通过较高的压力将汞压入试样内部，高压势必会破坏试样内部的孔隙结构，从而使得测试结果产生偏差，尤其是对于一些强度较低的试样，可能压汞法就彻底不能使用，而图像处理法则可以完全避免该问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决目前基于二维数字图像提取孔径分布时无法得到连续孔径分布、压汞实验难以避免特殊孔隙及较高汞压对测量准确性的影响的技术问题。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，能够方便有效且准确直观地表征待测材料的孔径分布，并能够避免“墨水瓶型”等特殊孔隙对测量结果的影响，大大提高孔径测量的准确性。为达到上述目的，本专利技术实施例提出的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，包括以下步骤：S1，获取待测材料的原始数字图像，并对所述原始数字图像进行阈值分割以得到包括至少一个孔隙的二值图像，其中，所述原始数字图像为二维图像；S2，计算所述二值图像中每个所述孔隙内的每个像素点到该孔隙边界的欧氏距离；S3，提取到该孔隙边界的欧氏距离相等的像素点以在每个所述孔隙内构成至少一个封闭的等值线；S4，获取预设欧氏距离值，并将数值等于所述预设欧氏距离值的等值线向外扩展所述预设欧氏距离值以形成对应的扩展线；S5，计算所有所述扩展线中的圆弧所构成的弓形的总面积；S6，根据所述总面积计算孔径为所述预设欧氏距离值的孔隙的面积，以得到所述待测材料的连续孔径分布。根据本专利技术实施例的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，通过获取孔隙的二值图像，并确定二值图像中每个孔隙内的每个像素点到孔隙边界的欧氏距离，以此得到孔隙内的等值线，然后以某一等值线为中心，向外扩展该等值线对应数值的距离，然后计算扩展后得到的圆弧所包含区域的面积，并据此计算得到连续孔径分布。由此，能够方便有效且准确直观地表征待测材料的孔径分布，并能够避免“墨水瓶型”等特殊孔隙对测量结果的影响，大大提高了孔径测量的准确性。另外，根据本专利技术上述实施例提出的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述步骤S6具体包括：S61，将所述预设欧氏距离值以预设增量为步长由0增大到所述步骤S2中计算得到的欧氏距离的最大值，并依次根据步骤S4-S5计算每个所述预设欧氏距离值对应的所述总面积；S62，确定第一预设欧氏距离值和第二预设欧氏距离值，其中，所述第二预设欧氏距离值由所述第一预设欧氏距离值增大所述预设增量得到；S63，计算所述第一预设欧氏距离值所对应的总面积与所述第二预设欧氏距离值所对应的总面积之差以得到孔径为所述第一预设欧氏距离值的孔隙的面积；S64，根据步骤S62-S63得到所述待测材料的连续孔径分布。根据本专利技术的一个实施例，通过TEM、SEM或ESEM获取所述待测材料的原始数字图像。根据本专利技术的一个实施例，所述预设增量为所述二值图像中相邻像素之间的距离。优选地，所述预设增量为1μm。附图说明图1为根据本专利技术实施例的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的孔隙的二值图像示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的孔隙边界的示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的等值线的示意图；图5为根据本专利技术一个具体实施例的孔隙的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图来描述本专利技术实施例的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法。图1为根据本专利技术实施例的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法的流程图。如图1所示，本专利技术实施例的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，包括以下步骤：S1，获取待测材料的原始数字图像，并对原始数字图像进行阈值分割以得到包括至少一个孔隙的二值图像，其中，原始数字图像为二维图像。在本专利技术的一个实施例中，可通过TEM(Transmissionelectronmicroscope，透射电子显微镜)、SEM(ScanningElectronMicroscope，扫描电子显微镜)或ESEM(EnvironmentalScanningElectronMicroscope，环境扫描电子显微镜)等获取待测材料的原始数字图像。S2，计算二值图像中每个孔隙内的每个像素点到该孔隙边界的欧氏距离。孔隙边界为孔隙与基质的交界线，对于二维图像，其孔隙为二维孔隙，包括该二维孔隙的二值图像可如图2所示，该二维孔隙的孔隙边界可如图3所示。S3，提取到该孔隙边界的欧氏距离相等的像素点以在每个孔隙内构成至少一个封闭的等值线。如图4所示，在二维孔隙的内部可构成至少一个封闭的等值线，每条等值线上的像素到孔隙边界的欧氏距离相等。S4，获取预设欧氏距离值，并将数值等于预设欧氏距离值的等值线向外扩展预设欧氏距离值以形成对应的扩展线。S5，计算所有扩展线中的圆弧所构成的弓形的总面积。S6，根据总面积计算孔径为预设欧氏距离值的孔隙的面积，以得到待测材料的连续孔径分布。进一步地，步骤S6具体包括：S61，将预设欧氏距离值以预设增量为步长由0增大到步骤S2中计算得到的欧氏距离的最大值，并依次根据步骤S4-S5计算每个预设欧氏距离值对应的总面积。在以预设增量为步长由0增大到最大值时，可得到多个预设欧氏距离值。对于二维图像而言，对于每个预设欧氏距离值，均将数值等于该预设欧氏距离值的等值线向外扩展该预设欧氏距离值以形成对应的扩展线，实际上对于每个孔隙而言，该扩展线即为该孔隙的孔隙边界。然后计算所有扩展线中的圆弧所构成的弓形的总面积，即得到该预设欧氏距离值对应的总面积。应当理解，由于等值线是根据像素点的欧氏距离生成的，因此，预设增量为二值图像中相邻像素之间的距离的整数倍，且最小取值为二值图像中相邻像素之间的距离。在本专利技术的一个具体实施例中，预设增量为1μm。S62，确定第一预设欧氏距离值和第二预设欧氏距离值，其中，第二预设欧氏距离值由第一预设欧氏距离值增大预设增量得到。也即确定在步骤S61预设欧氏距离值增大的过程中相邻的两个预设欧氏距离。S63，计算第一预设欧氏距离值所对应的总面积与第二预设欧氏距离值所对应的总面积之差以得到孔径为第一预设欧氏距离值的孔隙的面积。由于第一预设欧氏距离值小于第二预设欧氏距离值，第一预设欧氏距离值所对应的总面积包括孔径为第一预设欧氏距离值的孔隙的面积、孔径为第二预设欧氏距离值的孔隙的面积和孔径大于第二预设欧氏距离值的孔隙的面积，第二预设欧氏距离值所对应的总面积包括孔径为第二预设欧氏距离值的孔隙的面积和孔径大于第二预设欧氏距离值的孔隙的面积，因此，第一预设欧氏距离值所对应的总面积与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取待测材料的原始数字图像，并对所述原始数字图像进行阈值分割以得到包括至少一个孔隙的二值图像，其中，所述原始数字图像为二维图像；S2，计算所述二值图像中每个所述孔隙内的每个像素点到该孔隙边界的欧氏距离；S3，提取到该孔隙边界的欧氏距离相等的像素点以在每个所述孔隙内构成至少一个封闭的等值线；S4，获取预设欧氏距离值，并将数值等于所述预设欧氏距离值的等值线向外扩展所述预设欧氏距离值以形成对应的扩展线；S5，计算所有所述扩展线中的圆弧所构成的弓形的总面积；S6，根据所述总面积计算孔径为所述预设欧氏距离值的孔隙的面积，以得到所述待测材料的连续孔径分布。

【技术特征摘要】
1.一种基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取待测材料的原始数字图像，并对所述原始数字图像进行阈值分割以得到包括至少一个孔隙的二值图像，其中，所述原始数字图像为二维图像；S2，计算所述二值图像中每个所述孔隙内的每个像素点到该孔隙边界的欧氏距离；S3，提取到该孔隙边界的欧氏距离相等的像素点以在每个所述孔隙内构成至少一个封闭的等值线；S4，获取预设欧氏距离值，并将数值等于所述预设欧氏距离值的等值线向外扩展所述预设欧氏距离值以形成对应的扩展线；S5，计算所有所述扩展线中的圆弧所构成的弓形的总面积；S6，根据所述总面积计算孔径为所述预设欧氏距离值的孔隙的面积，以得到所述待测材料的连续孔径分布。2.根据权利要求1所述的基于二维数字图像连续孔径分布的计算方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：S61，将所述预设欧氏距离值以预设增量为步长由0增大到所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江峰，宋帅兵，黄炳香，宋杨，陈树亮，曹栩楼，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32