微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法技术

本发明专利技术提供了微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法，通过显微镜获取当前微米毛细管内气液两相动态驱替过程的图像再转化成二值图像，利用连通区域方法通过像素点的颜色提取出构成管道形边界图像的边界坐标点；初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势，进而初步划分出分别构成相界面和两个壁面的坐标点；对构成相界面的坐标点进行三次多项式拟合后得到三次函数，对两个壁面的坐标点进行一次函数拟和合得到两条对应的表达式，求解后即可得到相界面两个端点的精确坐标，即得到相界面两端点处的接触角。本发明专利技术的优点在于鲁棒性强,测量结果稳定，具有较强容错性，对于质量不好的图像也能提供准确的测量结果。

Contact angle acquisition method of gas-liquid two-phase dynamic displacement image in micron capillary

The invention provides a contact angle acquisition method of gas-liquid two-phase dynamic displacement image in micron capillary. The image of current gas-liquid two-phase dynamic displacement process in micron capillary is acquired by microscopy and then transformed into binary image. The boundary coordinate points of the pipeline boundary image are extracted by the color of the pixel points by using the connected area method. The distribution trend of coordinate points is divided into two coordinate points which constitute the phase interface and two walls. After fitting the coordinate points which constitute the phase interface by cubic polynomial, the cubic function is obtained, and the coordinate points of the two walls are fitted by a single function to get two corresponding expressions. After solving, the precise coordinates of the two endpoints of the phase interface can be obtained, that is, the two ends of the phase interface can be obtained. The contact angle at the point. The invention has the advantages of strong robustness, stable measurement results, strong fault tolerance and accurate measurement results for images with poor quality.

【技术实现步骤摘要】
微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法
本专利技术涉及地质领域，特别涉及一种微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法。
技术介绍
单个微米尺度的毛细管中的两相驱替机理是自然环境多孔介质内的两相驱替的基础，多孔介质中的两相驱替发生在众多的工业或自然过程中，比如致密油藏的水驱气、溶解气驱、水驱油等过程，上述的工业过程的特点是粘性力微弱(毛管数的范围10-10<Ca<10-5)，重力微弱(邦德数Bo小于10-4)。影响驱替过程的关键因素为毛管力，而计算毛管力的关键参数是两相界面与管道壁面的接触角。毛管力的计算按照Young-Laplace公式计算，如下式所示，γ是界面张力，接触角θ的实际范围为0～180°，当θ<90°时Pc为正值，当θ>90°时，Pc为负值，因此毛管力有可能是阻碍驱替的阻力也可能是推进驱替的动力。不仅如此，接触角评估的错误将会使毛管力计算存在严重的误差，从而导致驱替过程的评估失误。因此，获取上述工业条件下的动态接触角信息对于评估整个多孔介质内两相驱替过程至关重要。现已较完善的测量相界面运动状态下(动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，利用显微镜获取当前微米毛细管内气液两相动态驱替过程的图像，并传送至控制系统，控制系统对该图像进行灰度转化和滤波处理，然后利用阈值分割算法将灰度图像转化成二值图像，利用连通区域方法通过像素点的颜色提取出构成管道形边界图像的边界点；步骤200，识别边界点中代表管道形边界图像中表示左右两个相对界面的相界面和末端面及上下两个相对壁面的坐标点，并根据坐标值的大小对各坐标点进行排序和编号，依据构成未端面的坐标点特性，将所有未端面的坐标点删除，同时确定两个壁面与未端面相交的两个末端接触点坐标；步骤300，对剩余坐标序...

【技术特征摘要】
1.微米毛细管内气液两相动态驱替图像的接触角获取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，利用显微镜获取当前微米毛细管内气液两相动态驱替过程的图像，并传送至控制系统，控制系统对该图像进行灰度转化和滤波处理，然后利用阈值分割算法将灰度图像转化成二值图像，利用连通区域方法通过像素点的颜色提取出构成管道形边界图像的边界点；步骤200，识别边界点中代表管道形边界图像中表示左右两个相对界面的相界面和末端面及上下两个相对壁面的坐标点，并根据坐标值的大小对各坐标点进行排序和编号，依据构成未端面的坐标点特性，将所有未端面的坐标点删除，同时确定两个壁面与未端面相交的两个末端接触点坐标；步骤300，对剩余坐标序列利用能量函数根据坐标值的变化对各坐标点进行排序，初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势，然后设定能量阈值选取变化低于该能量阈值的坐标点并进行划分和编号，通过取编号的平均值即可确定相界面两个端点的粗略坐标，进而初步划分出分别构成相界面和两个壁面的坐标点；步骤400，对构成相界面的坐标点进行三次多项式拟合后得到三次函数，对两个壁面的坐标点进行一次函数拟合得到两条对应的表达式，求解后即可得到相界面两个端点的精确坐标，然后将其分别代入三次函数的一次导数中，即得到相界面两端点处的接触角。2.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，所述步骤100中提取出构成管道形边界图像的边界点的具体处理步骤如下：步骤110，将二值图像中黑色区域的像素点记为数值0，白色区域的像素点记为数值1；步骤120，将所有像素值I(xi,yi)＝1的坐标点同其相邻的像素点进行“与”运算；若运算结果为1则将像素点标记为内部点，若运算结果为0则将该像素点标记为边界点；步骤130，运算结束后将所有边界点提出来，即得到所有构成管道形边界图像的边界点。3.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，构成末端面的坐标点特性如下：由于未端面为一条竖线，因此其横坐标值变化一致或在一定范围内，而纵坐标变化为渐增，根据所有坐标点中横、纵坐标值的大小对各坐标点进行从小到大的排序，选择横坐标值变化在预定范围内的坐标点全部删除，即删除了未端面。4.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，所述初步确定相界面和两个壁面的坐标点分布趋势的过程如下：将坐标点序列上的任意一个坐标点(xi,yi)，与其在序列上相距m位的坐标点(xi+m,yi+m)按照下式进行比较：Ei＝||xi-xi+m|-|yi-yi+m||可得到相界面上的坐标点在x方向上的变化较弱，在y方向上变化较强，因此Ei≈m；而两个壁面上的坐标在x方向上的变化较强，在y方向上变化较弱，会有Ei≈m；而从两个壁面过渡到相界面的这部分边界点其在x方向和y方向上的变化基本相同Ei≈0。5.根据权利要求1所述的接触角获取方法，其特征在于，初步划分出分别构成相界面和两个壁面...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷达，林缅，江文滨，曹高辉，徐志朋，李曹雄，姬莉莉，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11