一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法,包括：获取待测岩土体试样的三维微观图像，对所述三维微观图像进行处理，获取待测岩土体试样的孔隙

【技术实现步骤摘要】
一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法


[0001]本专利技术属于岩土体渗透率测算
，尤其涉及一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法。

技术介绍

[0002]渗透率是岩土材料关键技术指标，对各相关行业的科学研究和工程应用有重要意义。科学便捷地获取渗透率是进行岩土体物理性质后续的研究分析的重要前提之一。传统方法使用实验设备测试获取渗透率值。由于不同种类材料间差异大、适用的测试方法与设备有差异。同时，测试可能造成试样的不可逆损坏或脏污，这为试样后续的其他研究分析带来不便。
[0003]研究发现岩土材料内部孔隙是岩土体渗流能力的关键决定因素。所以很多学者提取并测算孔隙结构的尺寸和分布，以预测渗透率。微观三维成像技术是近年来描述评估三维孔隙结构的常用手段，其使用微观三维成像设备观测孔隙结构，由此评估渗透率。如计算机断层扫描、聚焦离子束显微镜和宽离子束扫描电子显微镜等。但这些方法计算耗时较长，部分可达数小时，不利于大体量、多批次试样预测任务。在已有专利技术专利中，存在一种基于三维图像的岩土体快速预测方法。该方法根据各相邻图像孔隙相对变化，综合各相邻二值图，获取可体现试样孔隙通道变化的二值图。但该方法仅考虑相邻图像孔隙的交集，忽略孔隙其余部分，使得参与计算孔隙体量偏小，渗透率预测值偏低。

技术实现思路

[0004]针对上述现有基于三维图像的渗透率计算方法融合重构孔隙通道不合理、计算耗时长、不适用于多批次大体量测算任务等缺点，本专利技术提出一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，优化改进相邻图像的孔隙融合重构环节，使参与计算的孔隙可较好体现该区域孔隙的形态位置及其变化，避免孔隙通道的不合理。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，包括以下步骤：
[0006]获取待测岩土体试样的三维微观图像，对所述三维微观图像进行处理，获取待测岩土体试样的孔隙
‑
基质二值图像；
[0007]基于所述孔隙
‑
基质二值图像，获取相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像的孔隙联通分量，将相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中孔隙进行融合重构处理，获取合成二值图像；
[0008]基于所述合成二值图像，获取所述合成二值图像的渗透率；
[0009]基于所述合成二值图像的渗透率，获取所述待测岩土体试样的渗透率。
[0010]可选的，获取合成二值图像的方法包括：
[0011]基于相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像，根据邻域8像素联通，获取相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像的孔隙联通分量；
[0012]基于所述孔隙联通分量，划分相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中的孔隙像素，获取
所述合成二值图像。
[0013]可选的，基于所述孔隙联通分量，划分相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中的孔隙像素的方法包括：
[0014]获取所述孔隙联通分量的交集、交集边缘像素、并集、并集边缘像素；
[0015]获取所述并集内的每一个像素与所述交集边缘像素的最短距离，记作第一距离；
[0016]获取所述并集内的每一个像素与所述并集边缘像素的最短距离，记作第二距离；
[0017]根据所述第一距离和所述第二距离，获取评价指标；
[0018]基于所述评价指标，划分相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中的孔隙像素。
[0019]可选的，获取所述第一距离、所述第二距离和所述评价指标的具体方法包括：
[0020][0021][0022]tp
u
＝d
u2
/(d
u1
+d
u2
)
[0023]其中，d
u1
为第一距离，d
u2
为第二距离，tp
u
为评价指标，x
u
和y
u
为第u个像素图像数组坐标，x
u1
和y
u1
是与第u个像素最近交集边缘像素坐标，x
u2
和y
u2
是与第u个像素最近并集边缘像素坐标。
[0024]可选的，基于所述合成二值图像，获取所述合成二值图像的渗透率的方法包括：
[0025]根据所述合成二值图像，通过连续孔径算法获取所述合成二值图像中孔隙的孔径分布；
[0026]根据Hagen
‑
Poiseuille定律和所述孔隙的孔径分布，获取所述合成二值图像的渗透率。
[0027]可选的，所述合成二值图像的渗透率具体包括：
[0028][0029]其中，k
i
为第i张合成二值图对应区域的渗透率，i＝1,2,
……
，N
‑
1；A为试样的截面面积，R
ik
为该区域各微小孔隙的半径，S
ik
为半径为R
ik
孔隙占据面积。
[0030]可选的，获取所述待测岩土体试样的渗透率具体包括：
[0031][0032]其中，N为孔隙
‑
基质二值图像的数量，k
i
为第i张合成二值图对应区域的渗透率，i＝1,2,
……
，N
‑
1；A为试样的截面面积；R
ik
为该区域各微小孔隙的半径，S
ik
为半径为R
ik
孔隙占据面积。
[0033]本专利技术技术效果：(1)相比较现有原理相近方法，改进相邻二值图的融合重构环节，兼顾原两相邻二值图中孔隙的形态与位置，获得到的孔隙更合理，避免因孔隙偏小导致的渗透率偏小；(2)相比较其他基于三维微观图像的渗透率计算方法，显著降低计算时长，更好应用于大尺寸、多批量的计算任务。
附图说明
[0034]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0035]图1为本专利技术实施例一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法的流程示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例合成二值图主要环节示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例孔径分布测算结果示例图。
具体实施方式
[0038]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0039]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0040]如图1所示，本实施例中提供一种基于相邻图像孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测岩土体试样的三维微观图像，对所述三维微观图像进行处理，获取待测岩土体试样的孔隙
‑
基质二值图像；基于所述孔隙
‑
基质二值图像，获取相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像的孔隙联通分量，将相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中孔隙进行融合重构处理，获取合成二值图像；基于所述合成二值图像，获取所述合成二值图像的渗透率；基于所述合成二值图像的渗透率，获取所述待测岩土体试样的渗透率。2.如权利要求1所述的一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，其特征在于，获取合成二值图像的方法包括：基于相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像，根据邻域8像素联通，获取相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像的孔隙联通分量；基于所述孔隙联通分量，划分相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中的孔隙像素，获取所述合成二值图像。3.如权利要求2所述的一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，其特征在于，基于所述孔隙联通分量，划分相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中的孔隙像素的方法包括：获取所述孔隙联通分量的交集、交集边缘像素、并集、并集边缘像素；获取所述并集内的每一个像素与所述交集边缘像素的最短距离，记作第一距离；获取所述并集内的每一个像素与所述并集边缘像素的最短距离，记作第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离，获取评价指标；基于所述评价指标，划分相邻的所述孔隙
‑
基质二值图像中的孔隙像素。4.如权利要求3所述的一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，其特征在于，获取所述第一距离、所述第二距离和所述评价指标的具体方法包括：特征在于，获取所述第一距离、所述第二距离和所述评价指标的具体方法包括：tp
u
＝d
u2
/(d
u1
+d...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江峰，马士佳，王志鹏，刘造保，施锡林，郭印同，马洪岭，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：