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专利号: 2020106554196
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于,包括以下步骤:获取不同载荷下填充进容器中颗粒堆砌体的衬度图后重构得到二维有序切片图并进行三维可视化得到三维图像;

对所述的三维图像二值化得到颗粒相的二值图像;

对所述的颗粒相的二值图像进行算法分割使相互连接的颗粒划分成一个个独立的单个颗粒集并进行三维量化分析,使每个颗粒在三维坐标下皆有各自对应的编号;

获取在分割算法中被去除的连接子集,并对每一个连接区进行编号;

将分割后的单个颗粒集腐蚀一层像素得到腐蚀后的单个颗粒集,获取被腐蚀掉的各个颗粒的最外层像素集;

将所述连接子集膨胀一层像素得到膨胀后的连接子集,获取膨胀后的各连接区的最外层像素集;

根据膨胀掉的各连接区的最外层像素集与腐蚀掉的各颗粒的最外层像素集,通过预设程序分析得到在三维空间坐标系下的每个颗粒的最外层像素坐标点集及每个连接子集的最外层像素坐标集;

对任意两个颗粒之间的一个连接区,根据是否与单个颗粒集有相同像素坐标,筛选与该连接区相接触的两个颗粒;遍历所有的连接区,将所有与其中一个颗粒相接触的所有颗粒的编号进行查重,去掉重复编号后即可统计出与该颗粒相互接触的颗粒个数。

2.如权利要求1所述的无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1、将颗粒物料置入容器中;

S2、获取颗粒物料置入容器后的不同载荷下的衬度图后进行重构得到二维有序切片图并进行三维可视化得到三维图像;

S3、对得到的三维图像进行阈值处理,得到颗粒相的二值化图像;

S4、对所述颗粒相的二值图像进行算法分割使相互连接的颗粒划分成一个个独立的单个颗粒像素集G1并进行三维量化分析,使每个颗粒在三维坐标下皆有各自对应的编号;

S5、将分割前的颗粒相像素集与切割后的颗粒相像素集相减,得到连接子集C1;

S6、进行判断接触操作,包括:

将所述G1按6邻域接触准则腐蚀一层像素得到G2;

将所述G1减去G2得到颗粒的最外层像素集G3;

将所述C1按6邻域接触准则膨胀一层像素得到C2;

将所述C2减去C1得到颗粒与颗粒之间的连接区经膨胀一层后的最外层像素集C3;

S7、经matlab分析得到在三维空间坐标系下每个颗粒的像素坐标点集及每个连接子集的像素坐标集;

S8、对第i个两颗粒之间的连接区,根据是否与颗粒有相同像素坐标筛选与该连接区相接触的第j1和j2个颗粒;遍历所有连接区,将所有与j1相接触的第j2、j3、j4.....个颗粒的编号放至同一列表,去掉重复编号后统计与j1相接触的颗粒个数。

3.如权利要求2所述的无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于:对得到的衬度图进行处理,得到颗粒相的二值化图像包括:对不同载荷下颗粒堆积的衬度图进行重构包括降噪、去除环状伪影处理;

将降噪、去除环状伪影处理完后的切片图导入三维可视化软件中,在生成的灰度直方图中设定一个阈值,该阈值为灰度直方图中两波峰之间的峰谷处的数值;

对经过降噪、去除环状伪影处理的切片图反向阈值得到空气相,然后对空气相做切割处理,得到颗粒内部包含的空气相,再加回颗粒相即填实颗粒内部孔洞,目的是提高后续的分割质量;

所述分割算法采用分水岭算法。

4.如权利要求3所述的无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于:所述三维可视化软件采用Avizo软件。

5.如权利要求2所述的无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于:获取颗粒物料置入容器后的不同载荷下的衬度图后进行重构得到二维有序切片图并进行三维可视化得到三维图像包括以下步骤:对置于容器中的颗粒物料进行CT扫描得到初始样品颗粒衬度图进行重构并进行三维可视化操作;其中CT扫描设备的参数为X射线光子的能量24.9keV,试样到闪烁体的距离为

60mm,像素的分辨率为0.87μm;

对颗粒物料施加载荷并对施加载荷后的颗粒物料进行CT扫描,得到不同载荷下颗粒堆积的衬度图进行重构并进行三维可视化操作。

6.如权利要求2所述的无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于:将颗粒物料置入容器中具体为将直径90-100um的无规则形状二氧化硅颗粒倒入封底PMMA圆柱容器内,颗粒形成高度2-2.5mm。

7.如权利要求2所述的无规则形状颗粒堆积体系中接触数定量表征方法,其特征在于:获取颗粒物料置入容器后的不同载荷下的的衬度图进行重构并进行三维可视化操作中,施加载荷时采用一个活塞压头在顶部将容器口封闭,利用微型拉伸机对样品实施加载。