一种基于岩土体材料数字图像三维结构表征方法技术

本发明专利技术公开了一种基于岩土体材料数字图像三维结构表征方法，涉及三维图像处理技术领域。采用岩土体材料计算机细微观数字图像重构三维模型并测算不同尺寸孔隙分布情况来表征目标材料三维孔隙结构。获取待测材料的计算机数字图像，采用阈值分割和图像滤波方法获取二值图像；将二值图像沿其在原样品中的法向方向叠加得到二值三维模型；基于二值三维模型进行空间距离计算；以距离值中最大值对应的孔隙体素为球心，选择合适半径的球体对孔隙进行填充；记录所用球半径，并更新三维模型直至所有孔隙均被填充；汇总统计球半径值和数目，生成可视化结果。本方法测算结果稳定可靠，适用范围广，可为目标材料的细微观研究提供有力支撑。撑。撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于岩土体材料数字图像三维结构表征方法


[0001]本专利技术涉及三维图像处理
，尤其涉及一种基于岩土体材料数字图像三维结构表征方法。

技术介绍

[0002]在基建相关领域中，各类岩土体材料生产中被广泛应用的同时也是科学研究的重点。这类材料中随机且广泛分布的孔隙网络决定其孔径尺寸分布、联通性，进而影响渗透率、持水性等重要技术指标，所以科学高效测算并表征其孔隙网络三维结构具有重要意义。当前测算表征岩土体三维结构大致分为两类：一类是基于物理实测方法，如汞压入法、中子散射等，但此类方法具有适用尺度范围窄、损伤试样、试验操作流程未统一规范等缺点；另一类方法是基于计算机数字图像进行测算，如计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)聚焦离子束与扫描电镜双束系统(FIB
‑
SEM)等，但现有研究中多采用二维计算方法进行测算，只适用表征二维平面，且存在不规则孔隙表征失准等缺点；少量采用三维计算方法也多为将不同二维平面测算表征结果简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于岩土体材料数字图像三维结构表征方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：获取待测材料的计算机数字图像，采用阈值分割和图像滤波方法获取到仅含孔隙与骨架的清晰无噪点的二值图像，其中1表示骨架区域，0表示孔隙区域；S2：将S1得到的二值图像沿其在原样品中的法向方向叠加，得到一个长宽与采集图像相同、高度与图像数目相等的二值三维模型；S3：基于二值三维模型进行空间距离计算，计算每个孔隙体素与其最近的骨架体素的距离，并将这一距离值标注在该孔隙体素对应位置，即获取到与原模型尺寸一致且每一元素表示原三维模型对应位置与其最近骨架体素的距离的三维数组；S4：以在标记的距离值中最大值对应的孔隙体素为球心，以该最大值为半径的球体对孔隙进行填充；若填充所用球与现有骨架区域不发生干涉，则填充完成；若填充后球与现有骨架区域发生干涉，则保持球心位置不动，不断缩小半径直至球与现有骨架区域不发生干涉，则填充完成；S5：记录S4填充完成时所用球半径，并更新三维模型，将填充用球覆盖的区域与现有骨架区域合并作为新的骨架区域；未填充的孔隙区域仍为孔隙区域；S6：对更新后三维模型重复S4
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S5，直至三维模型所有孔隙均被填充；汇总填充过程中所用球体的半径和对应的数目，统计不同半径球各自体积占总孔隙区域体积的百分比，再依据原数字图像缩放比例换算出三维模型中不同半径对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江峰，马士佳，倪宏阳，林远健，李震，孙晨皓，尹乾，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：