CN103221801B - 利用断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统及其方法，更详细地，利用计算机断层摄影装置，对标准试样和测定试样一同进行断层摄影后，参照在标准试样截面图像中所利用的计数范围和孔隙的灰度级范围，来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，从而对测定试样的孔隙率进行准确测定。
Description
技术领域
本发明涉及利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统及其方法，更详细地，利用计算机断层摄影装置，对标准试样和测定试样一同进行断层摄影后，参照在标准试样截面图像中所利用的计数范围和孔隙的灰度级范围，来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，从而对测定试样的孔隙率进行准确测定。
背景技术
如图1所示，计算机断层摄影装置（Computer Tomography，以下称作CT）所采用的方式是，CT束发送部10所发送的CT束经过对象物，利用探测器20检测到的信号，对对象物进行三维复原后，将此向使用人员输出。
采用上述方式的情况下，能够将经过三维复原的对象物以任何方向任意进行切割，从而确认其切割面的平面图像。
这种CT广泛利用于医疗用，从而广泛利用于诊断人体的内部结构，进而，在产业领域观察生产品的内部结构、内部的槽或内部龟裂等不良部位方面，其利用性也处于逐渐增加的趋势。
尤其，最近在地质资源领域也开始导入CT，其主要目的之一就是观察从地层取得的地层试样的内部特性。
地层龟裂而产生的缝隙或构成地层的粒子和粒子之间的间隙被称为孔隙。
通过地层内的这种孔隙，石油、燃气、地下水等有用物质能够畅通地流动，因此，通过分析从地层取得的试样，对地层内孔隙的量进行定量了解是非常重要的。
地层内孔隙的量主要由一种被称为孔隙率的母数来表现，而这由以下公式表示。
孔隙率（%）=试样的孔隙量/试样总体积*100（式子）
一直以来，作为由地层试样测定孔隙的方法，利用的是浸水法、气相法及水银法等，而此类方法是向试样孔隙灌满或排出水、气体及水银等来测定其需求量的方法。
此类方法由于需要水、氦气、水银等附属材料，需要利用适当的设备，且测定单位试样时需要相当多的时间，因此，提出了开发出能够节约时间和经费的既方便快捷又准确的孔隙率测定方法的必要性。
一直以来不断尝试使用CT对某个特定物质的内部结构进行观察，最近，还尝试过对地层试样内的特异物质进行识别并对其体积进行定量化。
即，虽然不断尝试着利用CT对地层试样进行分析以简便地测定孔隙率，但目前仍未能提出可靠性高的孔隙率测定方法。
若要利用CT分析方法测定孔隙率，就应留意从CT影像的截面图像解读的数值是可变值。
即使是在同一地层采取具有同一属性的地质资源试样，并在相同的CT束收发条件下进行断层摄影，只有试样的大小不同，各个截面影像中的表示试样的孔隙的灰度级值也相互不同。
并且，由地质资源试样所代表的地层的内部的孔隙大多被地下水、石油、燃气等填充，而根据由何种物质填充孔隙，CT截面影像中的表示孔隙的灰度级值相互不同。
结果，这种现实要求提出本发明所追求的系统，即，利用CT对标准试样和所要测定的试样（以下，定义为“测定试样”）一同进行摄影，利用从标准试样截面影像解读的数值，更为准确地导出测定试样的孔隙率。
发明内容
技术问题
因此，本发明是为了解决上述的现有问题而提出的，本发明的目的在于，将计算机断层摄影技术同时适用于标准试样和测定试样，来测定可靠性高的测定试样的孔隙率。
附加说明的话，本发明首先在试样的断层摄影影像的一个截面，对构成试样的粒子和粒子之间的间隙或由于内部龟裂而产生的间隙的面积，利用计算机运算方式的方便性，对其量进行有效的计算，并继续对相邻接的影像截面适用相同的运算方式，最终求得存在于试样的规定体积内的孔隙率。
并且，利用从标准试样的影像截面解读的数值资料，大幅提高测定试样的孔隙率测定值的准确度和精密度。
解决问题的手段
为了达成本发明所要解决的问题，本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统包括：本体700，在其上设置CT束发送部100、探测器200及试样旋转单元310；CT束发送部100，其设置于第一支撑部件710，用于发送CT束，上述第一支撑部件710设置于上述本体的一侧；探测器200，其设置于第二支撑部件720，取得通过CT束发送部发送的CT束，上述第二支撑部件720设置于上述本体的另一侧；试样旋转单元310，其设置于上述CT束发送部和探测器之间，用于使标准试样及测定试样旋转；试样旋转马达420，其设在上述本体，以使试样旋转单元旋转的方式工作；中央控制单元500，其向试样旋转马达传输工作信号，向CT束发送部发送CT束发送信号，取得通过上述探测器分析的标准试样及测定试样的多个截面图像，从标准试样的截面图像取得计数范围和孔隙的灰度级范围后，参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围，计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
发明的效果
通过本发明利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统及其方法，取得标准试样和测定试样的多个截面图像后，从标准试样的截面图像取得解读为孔隙部分的灰度级范围，之后将相应范围适用于测定试样，来获得可靠性高地对测定试样的孔隙率进行测定的效果。
根据本发明所采取的孔隙率测定方法，如果截面图像之间的间隙无限狭窄，理论上能够求得非常准确的孔隙率，因此，在通过其他可靠性高的方法求得孔隙率测定值的情况下，能够期待两个孔隙率值在误差范围内形成一致。
尤其，本发明所提示的系统及方法与现有的测定孔隙率的浸水气相法及水银法等相比，只需要计算机断层摄影和孔隙率运算所需的非常短的时间，而且与现有方法相比，能够期待相同或更高的可靠性的孔隙率，因此，能够提供对处理大量的试样方面非常有利的更好的效果。
附图说明
图1是表示现有计算机断层摄影装置例的例示图。
图2是简单表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的本体的结构图。
图3是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的本体的剖视图。
图4是简单表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的试样托架和收容部的例示图。
图5是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的在拍摄标准试样和测定试样而得到的影像的垂直截面图像及水平截面图像上设定用于计算孔隙的计数范围例子的例示图。
图6是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的对拍摄标准试样和测定试样而得到的影像的截面图像的特定部位进行指定的情况下取得相应地点的灰度级的例子的例示图。
图7是表示利用本发明的一实施例的计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的从标准试样的截面影像取得表示孔隙的灰度级范围后为了将灰度级范围利用于测定试样的孔隙的测定而在运算过程中输入范围的例示图。
图8是通过利用本发明的一实施例的计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的计数范围取得部、孔隙灰度级范围取得部在截面图像上识别与孔隙相应的部分并对相应部分进行着色的例示图。
图9是表示利用本发明的一实施例的计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的将在某一个截面图像识别孔隙的方式同样适用于相邻接的截面图像来计算各个截面图像上的与孔隙相应的像素数来计算孔隙率的过程的例示图。
图10是本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的控制框图。
图11是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法的流程图。
图12是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法的测定试样孔隙率计算步骤的流程图。
附图标记的说明
100：CT束发送部
200：探测器
310：试样旋转单元
420：试样旋转马达
500：中央控制单元
700：本体
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统及其方法的优选实施例进行详细说明。
本发明的一实施例提供利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统，其特征在于，包括：本体700，在其上设置CT束发送部100、探测器200及试样旋转单元310；CT束发送部100，其设置于第一支撑部件710，用于发送CT束，上述第一支撑部件710设置于上述本体的一侧；探测器200，其设置于第二支撑部件720，取得通过CT束发送部发送的CT束，上述第二支撑部件720设置于上述本体的另一侧；试样旋转单元310，其设置于上述CT束发送部和探测器之间，用于使标准试样及测定试样旋转；试样旋转马达420，其设在上述本体，以使试样旋转单元旋转的方式工作；中央控制单元500，其向试样旋转马达传输工作信号，向CT束发送部发送CT束发送信号，取得通过上述探测器分析的标准试样及测定试样的多个截面图像，从标准试样的截面图像取得计数范围和孔隙的灰度级范围后，参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围，计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
另一方面，另一实施例提供利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统，包括：本体700，在其上设置CT束发送部100及探测器200，CT束发送部100，其设置于第一支撑部件710，用于发送CT束，上述第一支撑部件710设置于上述本体的一侧，探测器200，其设置于第二支撑部件720，取得通过CT束发送部发送的CT束，上述第二支撑部件720设置于上述本体的另一侧；利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的特征在于，包括：试样旋转单元310，其设置于本体内的CT束发送部和探测器之间，用于使标准试样及测定试样旋转，试样旋转马达420，其设在上述本体，以使试样旋转单元旋转的方式工作，中央控制单元500，其向试样旋转马达传输工作信号，向CT束发送部发送CT束发送信号，取得通过上述探测器分析后的标准试样及测定试样的多个截面图像，从标准试样的截面图像取得计数范围和孔隙的灰度级范围后，参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围，计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
此时，特征在于，上述试样旋转单元310的上侧设有试样托架320，上述试样托架320与收容部330相结合，上述收容部330形成有内部空间，以收容标准试样300a和测定试样300b。
此时，特征在于，上述试样旋转单元310的上侧设有试样托架320，在该试样托架320结合有收容部330，上述收容部330包括：下部试样室331，其形成于上述收容部330的下部，用于收容标准试样300a和测定试样300b中的某一个，上部试样室332，其形成于上述收容部330的上部，用于收容标准试样300a和测定试样300b中的未收容于上述下部试样室的另一个，隔膜330a，其形成于上述下部试样室和上部试样室之间，用于分离上部和下部。
此时，特征在于，上述收容部中，收容标准试样的空间的内径比收容测定试样的空间的内径宽。
此时，特征在于，上述中央控制单元500包括：工作信号发送部510，其向试样旋转马达传输工作信号，并向CT束发送部发送CT束发送信号；图像取得部520，其取得通过探测器200分析的标准试样及测定试样的多个截面图像；图像存储部530，其对通过上述图像取得部取得的截面图像进行存储；计数范围取得部540，其取得计数范围，以测定标准试样及测定试样的孔隙；孔隙灰度级范围取得部550，其用于取得标准试样及测定试样的截面图像内的特定部分的孔隙灰度级范围；孔隙像素数计数部560，其接收通过上述计数范围取得部540取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部550取得的孔隙灰度级范围，对标准试样及测定试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数；孔隙率计算部570，其参照通过上述孔隙像素数计算部560计数的与孔隙灰度级范围相应的像素数和计数范围内的像素数，来计算孔隙率；测定试样进行处理部580，其接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率；中央控制部590，其对上述各个结构要素之间的信号的流动进行控制。
此时，附加实施方式的上述中央控制单元500的特征在于，包括：工作信号发送部510，其向试样旋转马达传输工作信号，并向CT束发送部发送CT束发送信号；图像取得部520，其取得通过探测器200分析的标准试样及测定试样的多个截面图像；图像存储部530，其对通过上述图像取得部取得的多个截面图像进行存储；计数范围取得部540，其取得计数范围，以测定标准试样及测定试样的孔隙；孔隙灰度级范围取得部550，其用于取得标准试样及测定试样的截面图像内的特定部分的孔隙灰度级范围；孔隙像素数计数部560，其接收通过上述计数范围取得部540取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部550取得的孔隙灰度级范围，对标准试样及测定试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数；孔隙率计算部570，其参照通过上述孔隙像素数计算部560进行计数的与孔隙灰度级范围相应的像素数和计数范围内的像素数，来计算孔隙率；测定试样进行处理部580，其接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率；预先标准试样孔隙率存储部595，其存储有预先计算好的标准试样的孔隙灰度级范围和孔隙率；灰度级重新计算部596，其在通过上述孔隙率计算部计算的标准试样的孔隙率和预先存储于上述预先标准试样孔隙率存储部595的标准试样的孔隙率不属于误差范围的情况下，生成重新计算信号，以对孔隙灰度级范围进行重新计算；中央控制部590，其对上述各个结构要素之间的信号的流动进行控制。
此时，特征在于，上述中央控制单元500的对计数范围内的像素数进行计算，并计算与灰度级范围相应的像素数，从而参照所计算出的上述像素数，来计算各个截面图像的孔隙率。
此时，特征在于，存储于上述预先标准试样孔隙率存储部595的孔隙率是通过浸水法、气相法及水银法预先计算的值。
此时，特征在于，上述标准试样与测定试样是成分相同的物质。
另一方面，本发明的一实施例提供利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，包括以下步骤：工作信号发送步骤S100，通过工作信号发送部510向试样旋转马达传输工作信号，来使试样旋转单元310旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号；截面图像取得步骤S200，通过图像取得部520取得经探测器分析的标准试样及探测试样的多个截面图像；截面图像存储步骤S300，将通过上述图像取得部取得的多个截面图像存储于图像存储部530；测定试样孔隙率计算步骤S400，从中央控制单元取得存储于上述图像存储部的标准试样的截面图像的计数范围和孔隙的灰度级范围后，通过中央控制单元参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
另一方面，本发明的另一实施例提供利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，包括以下步骤：工作信号发送步骤S100，通过工作信号发送部510向试样旋转马达传输工作信号，来使试样旋转单元310旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号；截面图像取得步骤S200，取得通过图像取得部520经探测器中分析的标准试样及探测试样的多个截面图像；截面图像存储步骤S300，将通过上述图像取得部取得的多个截面图像存储于图像存储部530；测定试样孔隙率计算步骤S400，从中央控制单元取得存储于上述图像存储部的标准试样的截面图像的计数范围和孔隙的灰度级范围后，通过中央控制单元参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率；灰度级重新计算步骤S500，在经中央控制单元计算的标准试样的孔隙率和预先存储于预先标准试样孔隙率存储部595的标准试样的孔隙率不属于误差范围的情况下，生成重新计算信号，以对孔隙灰度级范围进行重新计算。
此时，上述测定试样孔隙率计算步骤S400包括：计数范围取得步骤S410，通过计数范围取得部540取得计数范围，以对标准试样的孔隙进行测定；孔隙灰度级范围取得步骤S420，通过孔隙灰度级范围取得部550取得标准试样的截面图像内的特定部分的孔隙灰度级范围；标准试样孔隙像素数计数步骤S430，通过孔隙像素数计数部560接收通过计数范围取得部540取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部550取得的孔隙灰度级范围，对标准试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数；标准试样孔隙率计算步骤S440，通过孔隙率计算部570参照经孔隙像素数计算部560计数的与孔隙灰度级范围相应的像素数和计数范围内的像素数来计算孔隙率；测定试样孔隙率计算步骤S450，通过测定试样进行处理部580接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率。
图2是简单表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的本体的结构图。
图3是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的本体的剖视图。
如图2至图3所示，现有的医疗用CT的情况下，CT束发送部10及探测器20一边旋转，一边执行对象物30的计算机断层摄影，但本发明采用的是使地质资源领域的试样旋转的方式，因此，由此设置一种设置CT束发送部100、探测器200及试样旋转单元310的本体。
此时，CT束发送部100设置于第一支撑部件710，用于发送CT束，第一支撑部件710设置于本体的一侧，探测器200设置于第二支撑部件720，取得通过CT束发送部发送的CT束，第二支撑部件720设置于本体的另一侧。
此时，试样旋转单元310设置于CT束发送部与探测器之间，用于使标准试样及测定试样旋转。
在本体的内部设置试样旋转马达420，旋转马达420设在上述本体，来使试样旋转单元旋转。
若说明工作过程，就是通过CT束发送部发送的CT束经过作为对象物的包含地质资源的试样，并在探测器中检测，从而将此向使用人员进行输出。
作为本发明的核心之一的使试样旋转的理由在于，为了对存在于试料内的孔隙进行测定，应具有从多种角度进行检测的图像，才能测定更加精密的孔隙及孔隙率。
另一方面，根据本发明的另一实施例，还包括：CT发送部100，其设置于在本体的某一侧设置的第一支撑部件710，与CT束发送部移动部件110相连接，当CT束发送部移动部件上下移动时，CT发送部100上下移动，并发送CT束；探测器200，其设置于在本体的另一侧设置的第二支撑部件720，与探测器移动部件210相连接，探测器200借助探测器移动部件210上下移动，并取得通过CT束发送部发送的CT束；CT束发送部工作马达410，其为了使CT束发送部移动部件110上下移动而工作；探测器工作马达430，其为了使探测器移动部件210上下移动而工作。
此时，中央控制单元向CT束发送部工作马达、探测器工作马达及试样旋转马达传输工作信号，并向CT束发送部发送CT束发送信号，将与向CT束发送部工作马达发送的工作信号同步的工作信号发送至探测器工作马达，从而执行使CT束发送部与探测器同时上下移动的功能。
并且，还可包括操作部和显示部，上述操作部为使用人员提供方便性，供使用人员能够选择进行一边使CT束发送部及探测器上下移动或使试样旋转一边发送CT束的工作，上述显示部用于显示通过探测器检测出的数据。
图4是简单表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的试样托架和收容部的例示图。
如图4所示，试样旋转单元310的上侧设有试样托架320，上述试样托架320与收容部330相结合，上述收容部330形成有内部空间，以收容标准试样300a和测定试样300b。
更具体地说明，特征在于，上述试样旋转单元310的上侧设有试样托架320，在该试样托架320结合有收容部330，上述收容部330包括：下部试样室331，其形成于上述收容部330的下部，用于收容标准试样300a和测定试样300b中的某一个，上部试样室332，其形成于上述收容部330的上部，用于收容标准试样300a和测定试样300b中的未收容于上述下部试样室的另一个，隔膜330a，其形成于上述下部试样室和上部试样室之间，用于分离上部和下部。
试样托架的上部设有收容部，优选地，收容部以圆筒形形成，且上述圆桶由隔膜来分离上部和下部。
在收容部的上部形成上部试样室，在收容部的下部形成下部试样室。
此时，优选地，上部试样室收容测定试样，下部试样室收容标准试样，但根据情况，也能相反地配置测定试样和标准试样。
如图4所示，标准试样与测定试样由相似的成分物质构成，且孔隙率通过浸水法、气相法及水银法等预先测定公知了孔隙率。
作为照射对象的测定试样的孔隙由空气以外的液体或气体填满，且其成分已公知的情况下，标准试样的孔隙中也可填满相同成分的液体或气体来使用。
优选地，考虑测定试样的大小和储存标准试样的试样室的厚度，来设定收容标准试样和测定试样的试样托架的上部试样室及下步试样室的直径及外壁的厚度。
即，如图4所示，在圆筒形试样托架的上部试样室收容测定试样，在下部试样室收容标准试样的情况下，考虑到要收容的标准试样储存桶的厚度，下部试样室的内径应比上部试样室的内径稍微大，且优选地，最终收容标准试样的状态下的下部试样室的外壁厚度与上部试样室的外壁厚度一致，其理由在于，尽可能在类似的条件下拍摄标准试样和测定试样，在标准试样设定的孔隙的灰度级范围能够顺利适用于测定试样。
图5是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的在拍摄标准试样和测定试样而得到的影像的垂直截面图像及水平截面图像上设定用于计算孔隙的计数范围例子的例示图。
图6是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的对拍摄标准试样和测定试样而得到的影像的截面图像的特定部位进行指定的情况下取得相应地点的灰度级的例子的例示图。
按参照图4进行说明的方式，将标准试样和测定试样插入于试样托架，并执行计算机断层摄影时，如图5所示，能够确保在相同的摄影条件下的标准试样和测定试样的截面图像。
图5中，上部的垂直、水平截面图像是测定试样，而下部的垂直、水平截面图像是标准试样。
上述标准试样和测定试样的各个截面图像是预先通过断层摄影导出的，构成各个截面图像的各个像素具有固有的灰度级信息，因此，如图6所示，对于截面图像上的特定地点，也能掌握其地点的位置值和相应灰度级。
尤其，标准试样的情况下，能够比较明显地识别构成试样的多个粒子的粒子和粒子之间的间隙部位，因此，能够比较容易地掌握有关截面图像中显示孔隙的灰度级范围。
即，如果从标准试样确定与孔隙相应的灰度级范围，就能直接将相应孔隙的灰度级范围作为在测定试样图像识别孔隙的灰度级范围值利用。
图5中示出了在通过计数范围取得部取得的标准试样或测定试样的截面图像设定要计算孔隙的范围的例示，图5的右侧水平截面图像中很好地进行了图示。
在各个截面图像设定要计算孔隙的范围时，最外围部位尽可能在计算中排除。
这是因为，在截面图像设定计数范围后，便于直接将此计数范围适用于连续的多个邻接截面图像，因此，有必要洞察在最初的截面图像设定的计数范围不会脱离后续的多个截面的图像外，来指定计数范围。
如图6所示，在标准试样截面图像指定技术范围后，孔隙灰度级范围取得部在指定的上述范围内，利用计算机鼠标指出表示孔隙的多个代表性地点，并解读相应地点的灰度级值，按照这种方式从相应截面图像一次性取得表示孔隙的灰度级值。
此时，表示孔隙的多个灰度级值受到周边多个粒子的排列形态等影响，有可能相互不同，最终，表示孔隙的多个灰度级值可用某种范围表示，而不是用单数值表示。
图7是表示利用本发明的一实施例的计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的从标准试样的截面影像取得表示孔隙的灰度级范围后为了将灰度级范围利用于测定试样的孔隙的测定而在运算过程中输入范围的例示图。
图8是通过利用本发明的一实施例的计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的计数范围取得部、孔隙灰度级范围取得部在截面图像上识别与孔隙相应的部分并对相应部分进行着色的例示图。
如图7所示，至于表示孔隙的灰度级范围，最终通过灰度级输入部输入灰度级时，孔隙灰度级范围取得部就会取得所输入的灰度级范围，并在孔隙像素数计数部对与相应灰度级范围相应的像素数进行计数，最终，在孔隙率计算部计算出被识别为孔隙的像素数与所指定的计数范围内的总像素数之比，即孔隙率。
通过上述过程，能够计算标准试样的孔隙率，图8的左侧图是在标准试样截面图像上通过所指定的灰度级范围识别孔隙部分并着色后进行图示。
对上述的相应部分着色技术是所属领域技术人员公知的技术，因此，省略对它的具体说明也无妨。
即，在计数范围内对着色部分的全部像素进行计算，并求得与构成相应范围整体的像素数的比例，就会成为相应截面的孔隙率。
图9是表示利用本发明的一实施例的计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的将在某一个截面图像识别孔隙的方式同样适用于相邻接的截面图像来计算各个截面图像上的与孔隙相应的像素数来计算孔隙率的过程的例示图。
如图9所示，将相同的方式同样适用于多个邻接截面图像，就能求得试样内的规定的体积范围内的孔隙率。
如果邻接的多个截面图像之间的间隔无限狭窄，能够期待非常准确的孔隙率。
有必要必须确认由此导出的孔隙率与已通过其他测定法取得的标准试样的孔隙率值是否类似。
如果新导出的孔隙率与预先存储的孔隙率之差相当大，就表示初期设定的灰度级范围存在错误，因此，需要一边对灰度级的范围进行扩大或缩小，一边重新计算孔隙率，来导出使两个孔隙率在误差范围内的灰度级范围。
以上述的方式从标准试样准确导出表示孔隙的灰度级范围，就将相应灰度级范围直接适用于测定试样截面图像的表示孔隙的灰度级范围，并以与标准试样相同的方式执行剩余运算过程，从而能够准确求得测定试样的孔隙率。
图9中示出对应各个截面图像的计数范围内的总像素数和相应计数范围内的与孔隙相应的像素数和孔隙率进行计算的结果，并在下端表示对多个截面图像的总孔隙率进行计算的式子。
即，中央控制部取得在各个截面图像上计算的孔隙率，来计算总的孔隙率（在此，计算为34.6%）。
图10是本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定系统的控制框图。
如图10所示，中央控制单元500向试样旋转马达传输工作信号，向CT束发送部发送CT束发送信号，取得通过上述探测器分析的标准试样及测定试样的多个截面图像，从标准试样的截面图像取得计数范围和孔隙的灰度级范围后，参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围，计算相应测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
为了执行如上所述的工作，包括：工作信号发送部（510），其向试样旋转马达传输工作信号，并向CT束发送部发送CT束发送信号；图像取得部（520），其取得通过探测器（200）分析的标准试样及测定试样的多个截面图像；图像存储部（530），其对通过上述图像取得部取得的截面图像进行存储；计数范围取得部（540），其取得计数范围，以测定标准试样及测定试样的孔隙；孔隙灰度级范围取得部（550），其用于取得标准试样及测定试样的截面图像内的特定部分的孔隙灰度级范围；孔隙像素数计数部（560），其接收通过上述计数范围取得部（540）取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部（550）取得的孔隙灰度级范围，对标准试样及测定试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数；孔隙率计算部（570），其参照通过上述孔隙像素数计算部（560）计数的与孔隙灰度级范围相应的像素数和计数范围内的像素数，来计算孔隙率；测定试样进行处理部（580），其接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率；中央控制部（590），其对上述各个结构要素之间的信号的流动进行控制。
上述工作信号发送部510向试样旋转马达传输工作信号，并向CT束发送部发送CT束发送信号。
即，当使用人员为了驱动本发明的系统，而运行设在系统中的程序时，中央控制部接收相应操作信号，向工作信号发送部传递工作指令。
就这样，上述工作信号发送部向试样旋转马达传输工作信号，不使试样旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号，来向相应试样发送CT束。
此时，图像取得部520将取得通过探测器200分析的标准试样及测定试样的多个截面图像。
上述探测器的处理数据的技术及工作过程是已被所属领域技术人员公知的技术，因此，对它的具体说明将省略。
通过上述图像取得部取得的截面图像表示如图9所示的图像。
通过中央控制部的控制，将通过上述图像取得部取得的多个截面图像则存储于图像存储部530。
将存储于图像存储部的截面图像向使用人员的画面输出，来使使用人员指定计数范围，为了指定上述计数范围，搭载程序并向画面输出。
如果向画面输出相应截面图像以指定计数范围，如图5所示，例如，使用人员指定左侧上端点和右侧下端点，对此，计数范围取得部540取得计数范围。
如图5所示，可在实际图片确认指定的范围。
使用人员指定上述计数范围后，将在截面图像内指定孔隙的灰度级范围，使用人员观察灰度级像素来指定灰度级领域。
例如，将要测定孔隙的标准试样的灰度级以0至1500的范围进行指定时，超过1500的灰度级为孔隙以外的物体，由中央控制部进行判断。
此时，孔隙灰度级范围取得部550将取得指定的特定部分的孔隙灰度级范围。
具体来说，为了将计数范围内的截面图像向使用人员的画面进行输出，使使用人员能够指定灰度级，通过程序向画面进行输出。
在上述画面中，由使用人员指定灰度级时，孔隙灰度级范围取得部取得孔隙的灰度级范围。
上述孔隙像素计数部560通过中央控制部的处理来接收通过计数范围取得部540取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部550取得的孔隙灰度级范围，并对标准试样及测定试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数。
即，如图9所示，截面图像#150的情况下，计数范围内的像素数（X）由中央控制部的计算为26520，且孔隙的像素数（Y）由孔隙像素计数部计算为9102。
此时，上述孔隙率计算部570能够计算出相应截面图像的孔隙率（Z=（Y/X）*100％）为34.3％。
通过中央控制部的计算可知，图9的总截面图像的计数范围内的总像素数（X）为4614480，范围内孔隙总像素数（Y）为1596610，且能够分析出孔隙率（Z=（Y/X）*100％）为34.6％。
上述的过程是对标准试样的测定例子进行说明的，测定试样进行处理部580接收为了由通过图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围。
其理由在于如上所述，只有在相同的条件下计算孔隙率，才能计算出准确的测定试样的孔隙率。
之后，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率
上述测定试样的孔隙率计算过程与上述的标准试样的孔隙率计算过程相同，因此，对此的详细说明将省略。
另一方面，本发明的另一实施例的上述中央控制单元包括：预先标准试样孔隙率存储部595，其存储有预先计算好的标准试样的孔隙灰度级范围和孔隙率；灰度级重新计算部596，其在通过上述孔隙率计算部计算的标准试样的孔隙率和预先存储于上述预先标准试样孔隙率存储部595的标准试样的孔隙率不属于误差范围的情况下，生成重新计算信号，以对孔隙灰度级范围进行重新计算。
即，预先标准试样孔隙率存储部595中存储有通过浸水法、气相法及水银法预先计算好的标准试样的孔隙率和孔隙灰度级范围。
在通过上述孔隙率计算部计算的标准试样的孔隙率和预先存储于上述预先标准试样孔隙率存储部595的标准试样的孔隙率不属于误差范围的情况下，灰度级重新计算部596生成重新计算信号，以对孔隙灰度级范围进行重新计算。
即，先将上述误差范围信息存储于单独的存储部（未图示），如果通过中央控制部的分析出预先存储的标准试样的孔隙率和通过孔隙率计算部计算的标准试样的孔隙率不属于相应误差范围（超过误差范围），中央控制部就传输工作指令，使使用人员对孔隙灰度级范围进行再计算，上述灰度级重新计算部接收工作指令后，生成重新计算信号，并发送给使用人员的画面。
确认到此的使用人员将重新对孔隙的灰度级范围进行重新计算，并再次计算孔隙率。
这是因为，如果计算出了超过误差范围的孔隙率，就表示错误地指定了最初的灰度级，因此，无法由此计算准确的孔隙率。
图11是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法的流程图。
如图11图示，本发明的一实施例提供利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，包括以下步骤：工作信号发送步骤S100，通过工作信号发送部510向试样旋转马达传输工作信号，来使试样旋转单元310旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号；截面图像取得步骤S200，通过图像取得部520取得经探测器分析的标准试样及探测试样的多个截面图像；截面图像存储步骤S300，将通过上述图像取得部取得的多个截面图像存储于图像存储部530；测定试样孔隙率计算步骤S400，从中央控制单元取得存储于上述图像存储部的标准试样的截面图像的计数范围和孔隙的灰度级范围后，通过中央控制单元参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
即，通过工作信号发送部510向试样旋转马达传输工作信号，来使试样旋转单元310旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号（S100）。
之后，根据中央控制部的控制，图像取得部520取得通过探测器分析的标准试样及探测试样的多个截面图像（S200）。
之后，根据中央控制部的控制，将通过图像取得部取得的多个截面图像存储于图像存储部530（S300）。
之后，中央控制单元从存储于上述图像存储部的标准试样的截面图像取得计数范围和孔隙的灰度级范围后，通过中央控制单元参照截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围，来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率（S400）。
另一方面，本发明的另一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，在上述测定试样孔隙率计算步骤S400之后，执行灰度级重新计算步骤S500，在该步骤中，在经中央控制单元计算的标准试样的孔隙率和预先存储于预先标准试样孔隙率存储部595的标准试样的孔隙率不属于误差范围的情况下，生成重新计算信号，以对孔隙灰度级范围进行重新计算。
即，上述灰度级重新计算步骤S500中，如果属于误差范围，将执行计算测定试样的孔隙率的过程，如果不属于误差范围，将告知使用人员对孔隙灰度级范围进行重新计算。
图12是表示本发明的一实施例的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法的测定试样孔隙率计算步骤的流程图。
如图12所示，上述测定试样孔隙率计算步骤S400包括：：计数范围取得步骤S410，通过计数范围取得部540取得计数范围，以对标准试样的孔隙进行测定；孔隙灰度级范围取得步骤S420，通过孔隙灰度级范围取得部550取得标准试样的截面图像内的特定部分的孔隙灰度级范围；标准试样孔隙像素数计数步骤S430，通过孔隙像素数计数部560接收通过计数范围取得部540取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部550取得的孔隙灰度级范围，对标准试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数；标准试样孔隙率计算步骤S440，通过孔隙率计算部570参照经孔隙像素数计算部560计数的与孔隙灰度级范围相应的像素数和计数范围内的像素数来计算孔隙率；测定试样孔隙率计算步骤S450，通过测定试样进行处理部580接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率。
即，为了通过计数范围取得部540对标准试样的孔隙进行测定，取得使用人员指定的计数范围（S410），并通过孔隙灰度级范围取得部550取得标准试样的截面图像内的使用人员指定的特定部分的孔隙灰度级范围（S420）。
之后，孔隙像素数计数部560接收通过计数范围取得部540取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部550取得的孔隙灰度级范围，通过孔隙像素数计算部对标准试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数（S430）。
在上述步骤之后，可判断是否属于误差范围，也可以不进行判断。
之后，通过测定试样进行处理部580接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率（S450）。
上述的步骤直接利用作为从标准试样的影像截面解读的数值资料的计数范围和孔隙灰度级，能够显著提高测定试样的孔隙率测定值的准确度和精密度。
通过如上所述的结构及工作，利用计算机断层摄影装置取得标准试样和测定试样的多个截面图像后，从标准试样的截面图像取得解读为孔隙的部分的灰度级范围，之后将相应范围适用于测定试样，来取得可靠性高的对测定试样进行测定的孔隙率的效果。
对于如上所述的内容，本发明所属领域技术人员能够理解在不会变更本发明的技术性思想或必不可少的特征的情况下，也能以其他具体实施方式实施。因此，应理解以上所述的多个实施例是在所有方面进行例示，且并非受到限定的。
本发明的范围比起上述详细的说明，应通过权利要求书来表示，并且，从权利要求书的意义及范围以及等同概念中导出的所有变更或变形的形态应解释为包括在本发明的范围。
产业上的可利用性
本发明利用计算机断层摄影装置，对标准试样和测定试样一同进行断层摄影后，参照在标准试样截面图像中所利用的计数范围和孔隙的灰度级范围，来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，从而对测定试样的孔隙率进行准确测定，能够有用地利用于试样测定领域。
Claims (5)
1.一种利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
工作信号发送步骤(S100)，通过工作信号发送部(510)向试样旋转马达传输工作信号，来使试样旋转单元(310)旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号；
截面图像取得步骤(S200)，通过图像取得部(520)取得经探测器分析的标准试样及成分与该标准试样相同的探测试样的多个截面图像；
截面图像存储步骤(S300)，将通过上述图像取得部取得的多个截面图像存储于图像存储部(530)；
测定试样孔隙率计算步骤(S400)，从中央控制单元取得存储于上述图像存储部的标准试样的截面图像的计数范围和孔隙的灰度级范围后，通过中央控制单元参照标准试样的截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率。
2.一种利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
工作信号发送步骤(S100)，通过工作信号发送部(510)向试样旋转马达传输工作信号，来使试样旋转单元(310)旋转，并向CT束发送部发送CT束发送信号；
截面图像取得步骤(S200)，通过图像取得部(520)取得经探测器中分析的标准试样及成分与该标准试样相同的探测试样的多个截面图像；
截面图像存储步骤(S300)，将通过上述图像取得部取得的多个截面图像存储于图像存储部(530)；
测定试样孔隙率计算步骤(S400)，从中央控制单元取得存储于上述图像存储部的标准试样的截面图像的计数范围和孔隙的灰度级范围后，通过中央控制单元参照标准试样的截面图像的计数范围和相应孔隙的灰度级范围来计算测定试样的截面图像的计数范围内的像素数和与孔隙的灰度级范围相应的像素数，来计算测定试样的孔隙率；
灰度级重新计算步骤(S500)，在经中央控制单元计算的标准试样的孔隙率和预先存储于预先标准试样孔隙率存储部(595)的标准试样的孔隙率不属于误差范围的情况下，生成重新计算信号，以对孔隙灰度级范围进行重新计算。
3.根据权利要求1或2所述的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，上述测定试样孔隙率计算步骤(S400)包括：
计数范围取得步骤(S410)，通过计数范围取得部(540)取得计数范围，以对标准试样的孔隙进行测定；
孔隙灰度级范围取得步骤(S420)，通过孔隙灰度级范围取得部(550)取得标准试样的截面图像内的特定部分的孔隙灰度级范围；
标准试样孔隙像素数计数步骤(S430)，通过孔隙像素数计数部(560)接收通过计数范围取得部(540)取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部(550)取得的孔隙灰度级范围，对标准试样的截面图像的计数范围内的与孔隙灰度级范围相应的像素数进行计数；
标准试样孔隙率计算步骤(S440)，通过孔隙率计算部(570)参照经孔隙像素数计数部(560)计数的与孔隙灰度级范围相应的像素数和计数范围内的像素数来计算孔隙率；
测定试样孔隙率计算步骤(S450)，通过测定试样进行处理部(580)接收为了由通过上述图像取得部取得的标准试样的截面图像计算孔隙率而通过计数范围取得部取得的计数范围和通过孔隙灰度级范围取得部取得的孔隙灰度级范围，再向计数范围取得部和孔隙灰度级范围取得部发送所取得的计数范围和孔隙灰度级范围，以便由测定试样的截面图像计算孔隙率，并向孔隙像素数计数部发送计数信号使其对像素数进行计数，再向孔隙率计算部发送计数后的像素数使其计算孔隙率。
4.根据权利要求1或2所述的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，上述中央控制单元(500)对计数范围内的像素数进行计算，并计算与灰度级范围相应的像素数，参照所计算出的上述像素数，来计算各个截面图像的孔隙率。
5.根据权利要求2所述的利用计算机断层摄影装置和标准试样的试样孔隙测定方法，其特征在于，存储于上述预先标准试样孔隙率存储部(595)的孔隙率是通过浸水法、气相法及水银法预先计算的值。
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