使用双重晶种的3D粒子分析和分离制造技术

提供了一种使用双重晶种的3D粒子分析和分离，属于多尺度材料分割方法，其对于小粒子和大粒子独立地创建标记物以识别特定粒子，然后单独处理这些标记物。后单独处理这些标记物。后单独处理这些标记物。

【技术实现步骤摘要】
使用双重晶种的3D粒子分析和分离
[0001]相关申请
[0002]本申请根据35 USC 119(e)要求于2021年11月5日提交的美国临时申请No.63/263,628的权益，通过引用将其整体并入本文。


[0003]本申请涉及3D粒子分析领域，具体涉及一种使用双重晶种的3D粒子分析和分离。

技术介绍

[0004]各种成像模态已经被用于以二维(2D)和三维(3D)的形式识别和可视化岩石的矿物含量。例如，这些成像模态可以分析来自萃取操作的岩石样本以确定石油和天然气行业中的勘探和生产操作的孔隙率和矿物特性或确定采矿业的粉碎统计。
[0005]在通常的操作中，这些成像模态创建诸如3D体积或2D图像的图像数据集。然后采用图像分析技术根据体积和图像推断颗粒特性以及矿物含量。
[0006]非破坏性成像系统包括X射线计算机断层摄影(CT)显微系统和扫描电子显微(SEM)系统。这些系统提供可视化样本中的特征(诸如孔、有机物和矿物)的能力。
[0007]X射线CT显微系统用X射线照射样本，该X射线通常在1和几百千电子伏特之间的范围内。在多个角度收集2D投影图像，并且根据这些投影重建样本的3D体积。
[0008]当前的成像分析技术通过分析根据X射线成像系统创建的样本的体积图像数据集来创建样本的3D矿物图。然后定义样本的总矿物含量，并且计算所定义的矿物的X射线衰减系数。然后，该技术通过识别图像中与计算的X射线衰减系数对应的特征灰度等级级别来分割灰度级3D图像。
[0009]另一种成像分析技术采用3D X射线断层摄影体积图像数据集的多阶段分割。处理3D X射线断层摄影体积以获得标准化强度灰度等级图像，标准化强度灰度等级图像然后被分割成至少3个阶段。分割步骤包括计算标准化强度图像的中值/均值过滤梯度图像，根据中值/均值过滤梯度图像和标准化强度图像创建强度
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梯度图，将强度
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梯度图划分为至少3个区域，利用定义区域的阈值对标准化灰度等级图像进行分割，以创建分割的图像。然后，计算分割的阶段的体积分数和空间分布并且将其与目标值进行比较。

技术实现思路

[0010]当分析具有小颗粒或甚至粉末的样本时，当样本中存在一定范围的粒度时，分割也是挑战。因此，在该域中需要多尺度分割方法。
[0011]总体上，根据一个方面，本专利技术的特征为一种样本分割方法。该方法包括：生成样本的一个或更多个体积数据集；将数据集二值化成被分类为背景和粒子的区域以创建二值图像；根据二值图像生成距离变换图像；创建标记物以针对样本内的至少两个粒度类别独立地识别特定粒子；以及扩张标记物以合并到粒子中。
[0012]优选地，对用于不同粒度的标记物进行不同的处理。
[0013]可以通过叠加较小粒子的图像和较大粒子的图像来创建合成图像。
[0014]关于大粒子，距离图像可以被阈值化，并且任何小对象可以被移除以创建大标记物。然后，对于小粒子，通过H
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max算法运行距离变换图像。
[0015]在优选实施例中，用户可以改变阈值并且计算粒子的尺寸和统计，诸如短轴和长轴长度、总体积、表面积、球形度和关联尺寸。
[0016]总体上，根据一个方面，本专利技术的特征在于一种X射线显微CT系统，包括：生成X射线的源，用于保持和旋转射束中的样本的样本保持器，以及用于检测射束与样本相互作用之后的射束的检测器。该系统还具有计算机，该计算机用于接收来自检测器的预测并生成样本的一个或更多个体积数据集，以及通过将数据集二值化成被分类为背景和粒子的区域以创建二值图像来分割体积数据集的切片，根据二值图像生成距离变换图像，创建标记物以针对样本内的至少两个粒度类别独立地识别特定粒子，以及扩张标记物以合并到粒子中。
[0017]现在将参照附图更具体地描述本专利技术的上述和其它特征，包括部件的构造和组合的各种新颖细节，以及其它优点，并且将在权利要求中指出。应当理解，实施本专利技术的特定方法和装置是通过说明的方式示出的，而不是作为对本专利技术的限制。本专利技术的原理和特征可以在不同的和众多的实施例中使用，而不会脱离本专利技术的范围。
附图说明
[0018]在附图中，在所有不同的视图中附图标记表示相同的部件。附图不一定是按比例的；重点在于说明本专利技术的原理。附图中：
[0019]图1是本专利技术适用的X射线CT系统的示意图；
[0020]图2是示出了由计算机系统执行的用于分割的方法的流程图；
[0021]图3是如显示在计算机系统的显示装置上的3D矿物数据集的切片；
[0022]图4是图3中描绘的如显示在计算机系统的显示装置上的3D矿物数据集在已经经历粒子分离之后的切片。
具体实施方式
[0023]现在将在下文中参考附图更全面地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的说明性实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限制于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。
[0024]如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关联的所列项目的任何和所有组合。此外，单数形式和冠词“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非另有明确说明。还将理解的是，当在本说明书中使用术语：包含(includes)、包括(comprises)、具有(including)和/或含有(comprising)时，该术语指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或更多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。此外，将理解，当包括部件或子系统的元件被称为和/或被示出为被连接或耦接到另一元件时，它可以直接连接或耦接到另一元件，或者可以存在中间元件。
[0025]图1是可以在其上实现本专利技术的X射线CT系统100的示意图。
[0026]通常，X射线CT系统100包括产生通常为多色X射线束104的X射线源系统102和具有用于将样本114保持在来自X射线源系统102的X射线束104中的样本保持器112的旋转和定位台110。图像或X射线投影由检测器系统118捕获。X射线源系统102、旋转和定位台110以及检测器系统被安装到X射线CT系统100的基座108。计算机系统200通常接收和处理这些图像或投影，并提供对系统100的一般控制。计算机系统200可能连同专用图形处理器一起通常将使用X射线投影来执行断层重建。
[0027]在一个示例中，X射线源102是多色X射线源。由于实验室X射线源的普遍存在和相对低的成本，所以经常使用它们。然而，同步加速器源或基于加速器的源是其他替代方案。
[0028]常见的实验室X射线源包括X射线管，其中电子在真空中通过电场加速并且射入金属靶件中，随着电子在金属中减速而发射X射线。通常，取决于所使用的金属靶的类型，这种源产生背景X射线(即，轫致辐射)的连续光谱，背景X射线(即，轫致辐射)与从靶的特征线导出的某些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种样本分割方法，包括：生成样本的一个或更多个体积数据集；将所述数据集二值化成被分类为背景和粒子的区域以创建二值图像；根据所述二值图像生成距离变换图像；创建标记物以针对所述样本内的至少两个粒度类别独立地识别特定粒子；以及扩张标记物以合并到粒子中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对不同粒度的标记物进行不同的处理。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括通过叠加较小粒子的图像和较大粒子的图像来创建合成图像。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于大粒子，所述距离变换图像被阈值化，并且任何小对象均被移除以创建大标记物。5.根据权利要求4所述的方法，其中，对于小粒子，通过H
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max算法运行所述距离变换图像。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括允许用户改变阈值。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括计算所述粒子的尺寸和统计。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述尺寸和统计包括短轴和长轴长度、总体积、表面积、球形度和关联尺寸。9.一种X射线显微CT系统，包括：生成X射线的源；样本保持器，所述样本保持器用于保持和旋转射束中的样本；检测器，所述检测器用于检测所述射束与所述样本相互作用之后的所述射束；以及计算机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃文，
申请(专利权)人：卡尔蔡司有限公司，
类型：发明
国别省市：