一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，包括步骤：一、土样获取；二、面扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜，获得待识别扫描面的电镜扫描图像；三、化学元素面分布扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜获得待识别扫描面上所含多种化学元素的面分布图像；四、图像传送；五、基于图像处理的矿物组分识别，过程如下：501、面分布图像着色；502、图像叠加；503、矿物组分识别：结合预先建立的矿物标准色数据库，对待识别扫描面上需识别的一个或多个矿物颗粒的矿物类型分别进行识别。本发明专利技术方法简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速对土体的矿物组分进行准确识别。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿物组分识别方法，尤其是涉及一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法。
技术介绍
以往，利用带能谱分析的扫描电子显微镜对土样的微观结构进行研究时，受测试技术的限制，只注重分析土样中颗粒的外观形态与颗粒大小，但对颗粒的矿物成分及其空间分布对土的工程性质的影响研究不多。尤其是展开特殊土的微观结构研究时，由于特殊土的工程地质和力学特性受其微观结构的影响很大，不仅需分析特殊土中矿物颗粒的外观形态与颗粒大小，并且还需对矿物颗粒的矿物成分及其空间分布进行分析，对矿物颗粒的矿物成分及其空间分布进行分析时，矿物成分的识别至关重要。特殊土在我国分布广阔，特殊土主要包括黄土、膨胀土、红粘土、软土、冻土等，查明土的微观结构，对于研究特殊土的宏观力学性质、优化地基处理工艺等，都有重大的经济意义和社会价值。因而，对土体的微观结构(尤其是特殊土的微观结构)进行研究时，需要一种方法简单、设计合理且实现方便、使用效果好的矿物组分识别方法，能简便、快速对土体的矿物组分进行准确识别。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其方法简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速对土体的矿物组分进行准确识别。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、土样获取：获取待识别土样，并对所述待识别土样上需进行矿物组分识别的部位进行打磨和抛光处理，获得扫描面；所述待识别扫描面为平面且其上含有多个矿物颗粒，且所述待识别扫描面为待识别扫描面；步骤二、面扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜，对步骤一中所述待识别扫描面进行扫描，获得所述待识别扫描面的电镜扫描图像；步骤三、化学元素面分布扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜对所述待识别扫描面进行扫描，并获得所述待识别扫描面上所含多种化学元素的面分布图像，所述面分布图像的数量为多幅，每一种化学元素的面分布图像均为该化学元素在所述待识别扫描面上的面分布图像；步骤四、图像传送：将步骤二中所述电镜扫描图像和步骤三中多幅所述面分布图像，均传送至图像处理设备；步骤五、基于图像处理的矿物组分识别：采用所述图像处理设备，对所述待识别扫描面上所含的矿物组分进行识别，过程如下：步骤501、面分布图像着色：根据预先建立的化学元素着色数据库，调用图像处理软件，对多幅所述面分布图像分别进行着色；着色后，多幅所述面分布图像的颜色均不相同；所述化学元素着色数据库中包括多种化学元素的颜色信息，且多种化学元素的颜色信息均不相同；步骤502、图像叠加：调用所述图像处理软件，将步骤501中着色后的各幅所述面分布图像均叠加在所述电镜扫描图像上，并获得叠加后图像，所述叠加后图像为矿物组分识别用图像；步骤503、矿物组分识别：结合预先建立的矿物标准色数据库，对所述待识别扫描面上需识别的一个或多个矿物颗粒的矿物类型分别进行识别，各矿物颗粒的矿物类型的识别方法均相同；对所述待识别扫描面上任一个矿物颗粒的矿物类型进行识别时，过程如下：步骤5031、待识别区域选取：调用所述图像处理软件，在所述叠加后图像上选取待识别区域；所述待识别区域为所述待识别扫描面上待识别矿物颗粒所处的图像区域；步骤5032、色度值计算：先调用所述图像处理软件，计算得出步骤5031中所选取待识别区域的色彩平均值，计算得出的色彩平均值为Lab值；之后，将计算得出的色彩平均值中的a值和b值作为所选取待识别区域的色度值，记作(a均，b均)；步骤5033、色度值差值计算及矿物类型识别：对所述矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)与步骤5032中所述的色度值(a均，b均)之间的色度值差值ΔE分别进行计算，并根据计算得出的色度值差值ΔE，对所选取待识别区域内矿物颗粒的矿物类型进行识别，且所选取待识别区域内矿物颗粒的矿物类型为所述矿物标准色数据库中标准色数据(a标，b标)与色度值(a均，b均)之间的色度值差值ΔE最小的矿物；对矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)与色度值(a均，b均)与之间的色度值差值ΔE进行计算时，根据公式(1)进行计算；所述矿物标准色数据库中包含多种不同类型且矿物组分已知的矿物的标准色数据(a标，b标)，所述矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)的获取方法均相同；对任一种矿物的标准色数据(a标，b标)进行获取时，先获取内部含有该矿物的试样，并经打磨和抛光处理获得一个扫描面，该扫描面为待分析扫描面且其上含有该矿物的矿物颗粒；之后，在所述待分析扫描面上选取一个该矿物的矿物颗粒作为待分析颗粒，并利用所述待分析扫描面，获取该矿物的标准色数据，过程如下：步骤Ⅰ、图像扫描及图像传送：按照步骤二至步骤四中所述的方法，获得所述待分析扫描面的电镜扫描图像和所述待分析扫描面上所含多种化学元素的面分布图像，并传送至所述图像处理设备；步骤Ⅱ、面分布图像着色：按照步骤501中所述的方法，对步骤Ⅰ中所述待分析扫描面上所含多种化学元素的面分布图像分别进行着色；步骤Ⅲ、图像叠加：按照步骤502中所述的方法，将步骤Ⅲ中着色后的各幅所述面分布图像均叠加在所述电镜扫描图像上，并获得叠加后图像；步骤Ⅳ、待分析区域选取：所述图像处理设备调用所述图像处理软件，在步骤Ⅲ中所获得叠加后图像上选取所述待分析颗粒所处的图像区域作为待分析区域；步骤Ⅴ、色度值计算：按照步骤5032中所述的方法，计算得出步骤Ⅳ中所选取待分析区域的色彩平均值，并将计算得出的色彩平均值中的a值和b值作为该矿物的标准色数据，记作(a标，b标)。上述一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其特征是：步骤一中所述待识别土样的横截面为圆形或方形，所述待识别扫描面与所述待识别土样的中心轴线呈垂直布设。上述一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其特征是：步骤一中所述待识别扫描面上含有N种化学元素，其中N为正整数且N≥2；步骤三中所述面分布图像的数量为M幅，其中M为正整数且M≤N。上述一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其特征是：M＝N；步骤三中进行化学元素面分布扫描时，获得所述待识别扫描面上所有化学元素的面分布图像；步骤Ⅰ进行图像扫描及图像传送时，获得所述待分析扫描面上所有化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、土样获取：获取待识别土样，并对所述待识别土样上需进行矿物组分识别的部位进行打磨和抛光处理，获得扫描面；所述待识别扫描面为平面且其上含有多个矿物颗粒，且所述待识别扫描面为待识别扫描面；步骤二、面扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜，对步骤一中所述待识别扫描面进行扫描，获得所述待识别扫描面的电镜扫描图像；步骤三、化学元素面分布扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜对所述待识别扫描面进行扫描，并获得所述待识别扫描面上所含多种化学元素的面分布图像，所述面分布图像的数量为多幅，每一种化学元素的面分布图像均为该化学元素在所述待识别扫描面上的面分布图像；步骤四、图像传送：将步骤二中所述电镜扫描图像和步骤三中多幅所述面分布图像，均传送至图像处理设备；步骤五、基于图像处理的矿物组分识别：采用所述图像处理设备，对所述待识别扫描面上所含的矿物组分进行识别，过程如下：步骤501、面分布图像着色：根据预先建立的化学元素着色数据库，调用图像处理软件，对多幅所述面分布图像分别进行着色；着色后，多幅所述面分布图像的颜色均不相同；所述化学元素着色数据库中包括多种化学元素的颜色信息，且多种化学元素的颜色信息均不相同；步骤502、图像叠加：调用所述图像处理软件，将步骤501中着色后的各幅所述面分布图像均叠加在所述电镜扫描图像上，并获得叠加后图像，所述叠加后图像为矿物组分识别用图像；步骤503、矿物组分识别：结合预先建立的矿物标准色数据库，对所述待识别扫描面上需识别的一个或多个矿物颗粒的矿物类型分别进行识别，各矿物颗粒的矿物类型的识别方法均相同；对所述待识别扫描面上任一个矿物颗粒的矿物类型进行识别时，过程如下：步骤5031、待识别区域选取：调用所述图像处理软件，在所述叠加后图像上选取待识别区域；所述待识别区域为所述待识别扫描面上待识别矿物颗粒所处的图像区域；步骤5032、色度值计算：先调用所述图像处理软件，计算得出步骤5031中所选取待识别区域的色彩平均值，计算得出的色彩平均值为Lab值；之后，将计算得出的色彩平均值中的a值和b值作为所选取待识别区域的色度值，记作(a均，b均)；步骤5033、色度值差值计算及矿物类型识别：对所述矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)与步骤5032中所述的色度值(a均，b均)之间的色度值差值ΔE分别进行计算，并根据计算得出的色度值差值ΔE，对所选取待识别区域内矿物颗粒的矿物类型进行识别，且所选取待识别区域内矿物颗粒的矿物类型为所述矿物标准色数据库中标准色数据(a标，b标)与色度值(a均，b均)之间的色度值差值ΔE最小的矿物；对矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)与色度值(a均，b均)与之间的色度值差值ΔE进行计算时，根据公式(1)进行计算；所述矿物标准色数据库中包含多种不同类型且矿物组分已知的矿物的标准色数据(a标，b标)，所述矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)的获取方法均相同；对任一种矿物的标准色数据(a标，b标)进行获取时，先获取内部含有该矿物的试样，并经打磨和抛光处理获得一个扫描面，该扫描面为待分析扫描面且其上含有该矿物的矿物颗粒；之后，在所述待分析扫描面上选取一个该矿物的矿物颗粒作为待分析颗粒，并利用所述待分析扫描面，获取该矿物的标准色数据，过程如下：步骤Ⅰ、图像扫描及图像传送：按照步骤二至步骤四中所述的方法，获得所述待分析扫描面的电镜扫描图像和所述待分析扫描面上所含多种化学元素的面分布图像，并传送至所述图像处理设备；步骤Ⅱ、面分布图像着色：按照步骤501中所述的方法，对步骤Ⅰ中所述待分析扫描面上所含多种化学元素的面分布图像分别进行着色；步骤Ⅲ、图像叠加：按照步骤502中所述的方法，将步骤Ⅲ中着色后的各幅所述面分布图像均叠加在所述电镜扫描图像上，并获得叠加后图像；步骤Ⅳ、待分析区域选取：所述图像处理设备调用所述图像处理软件，在步骤Ⅲ中所获得叠加后图像上选取所述待分析颗粒所处的图像区域作为待分析区域；步骤Ⅴ、色度值计算：按照步骤5032中所述的方法，计算得出步骤Ⅳ中所选取待分析区域的色彩平均值，并将计算得出的色彩平均值中的a值和b值作为该矿物的标准色数据，记作(a标，b标)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于矿物标准色数据库的矿物组分识别方法，其特征在于该方
法包括以下步骤：
步骤一、土样获取：获取待识别土样，并对所述待识别土样上需进行
矿物组分识别的部位进行打磨和抛光处理，获得扫描面；所述待识别扫描
面为平面且其上含有多个矿物颗粒，且所述待识别扫描面为待识别扫描
面；
步骤二、面扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜，对步骤一中所
述待识别扫描面进行扫描，获得所述待识别扫描面的电镜扫描图像；
步骤三、化学元素面分布扫描：采用带能谱分析的扫描电子显微镜对
所述待识别扫描面进行扫描，并获得所述待识别扫描面上所含多种化学元
素的面分布图像，所述面分布图像的数量为多幅，每一种化学元素的面分
布图像均为该化学元素在所述待识别扫描面上的面分布图像；
步骤四、图像传送：将步骤二中所述电镜扫描图像和步骤三中多幅所
述面分布图像，均传送至图像处理设备；
步骤五、基于图像处理的矿物组分识别：采用所述图像处理设备，对
所述待识别扫描面上所含的矿物组分进行识别，过程如下：
步骤501、面分布图像着色：根据预先建立的化学元素着色数据库，
调用图像处理软件，对多幅所述面分布图像分别进行着色；着色后，多幅
所述面分布图像的颜色均不相同；
所述化学元素着色数据库中包括多种化学元素的颜色信息，且多种化
学元素的颜色信息均不相同；
步骤502、图像叠加：调用所述图像处理软件，将步骤501中着色后
的各幅所述面分布图像均叠加在所述电镜扫描图像上，并获得叠加后图
像，所述叠加后图像为矿物组分识别用图像；
步骤503、矿物组分识别：结合预先建立的矿物标准色数据库，对所
述待识别扫描面上需识别的一个或多个矿物颗粒的矿物类型分别进行识

\t别，各矿物颗粒的矿物类型的识别方法均相同；对所述待识别扫描面上任
一个矿物颗粒的矿物类型进行识别时，过程如下：
步骤5031、待识别区域选取：调用所述图像处理软件，在所述叠加后
图像上选取待识别区域；所述待识别区域为所述待识别扫描面上待识别矿
物颗粒所处的图像区域；
步骤5032、色度值计算：先调用所述图像处理软件，计算得出步骤
5031中所选取待识别区域的色彩平均值，计算得出的色彩平均值为Lab
值；之后，将计算得出的色彩平均值中的a值和b值作为所选取待识别区
域的色度值，记作(a均，b均)；
步骤5033、色度值差值计算及矿物类型识别：对所述矿物标准色数据
库中各矿物的标准色数据(a标，b标)与步骤5032中所述的色度值(a均，
b均)之间的色度值差值ΔE分别进行计算，并根据计算得出的色度值差值
ΔE，对所选取待识别区域内矿物颗粒的矿物类型进行识别，且所选取待识
别区域内矿物颗粒的矿物类型为所述矿物标准色数据库中标准色数据
(a标，b标)与色度值(a均，b均)之间的色度值差值ΔE最小的矿物；
对矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据(a标，b标)与色度值(a均，
b均)与之间的色度值差值ΔE进行计算时，根据公式(1)进行计算；
所述矿物标准色数据库中包含多种不同类型且矿物组分已知的矿物
的标准色数据(a标，b标)，所述矿物标准色数据库中各矿物的标准色数据
(a标，b标)的获取方法均相同；
对任一种矿物的标准色数据(a标，b标)进行获取时，先获取内部含有
该矿物的试样，并经打磨和抛光处理获得一个扫描面，该扫描面为待分析
扫描面且其上含有该矿物的矿物颗粒；之后，在所述待分析扫描面上选取
一个该矿物的矿物颗粒作为待分析颗粒，并利用所述待分析扫描面，获取
该矿物的标准色数据，过程如下：
步骤Ⅰ、图像扫描及图像传送：按照步骤二至步骤四中所述的方法，

\t获得所述待分析扫描面的电镜扫描图像和所述待分析扫描面上所含多种
化学元素的面分布图像，并传送至所述图像处理设备；
步骤Ⅱ、面分布图像着色：按照步骤501中所述的方法，对步骤Ⅰ中
所述待分析扫描面上所含多种化学元素的面分布图像分别进行着色；
步骤Ⅲ、图像叠加：按照步骤502中所述的方法，将步骤Ⅲ中着色...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓军，王晓华，谢晓婷，郭玲，杨硕，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61