CN112085693B - 土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法及系统 - Google Patents
土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112085693B CN112085693B CN202010586119.7A CN202010586119A CN112085693B CN 112085693 B CN112085693 B CN 112085693B CN 202010586119 A CN202010586119 A CN 202010586119A CN 112085693 B CN112085693 B CN 112085693B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- soil
- light spot
- internal structure
- rock mixture
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 37
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 21
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 10
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 11
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/0806—Details, e.g. sample holders, mounting samples for testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/088—Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
- G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
- G01N29/0654—Imaging
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/11—Region-based segmentation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/13—Edge detection
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/10—Segmentation; Edge detection
- G06T7/136—Segmentation; Edge detection involving thresholding
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/023—Solids
- G01N2291/0232—Glass, ceramics, concrete or stone
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10132—Ultrasound image
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30108—Industrial image inspection
- G06T2207/30132—Masonry; Concrete
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明公开一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法，属于地质工程勘察与测量技术领域，解决了计算土石混合体中内部结构的孔隙比的方法复杂，缺乏土石混合体内部结构的剖面图像的重建方案的问题。一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法，包括以下步骤：获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图；获取光斑条纹亮带的特征图中，非零区域像素点占整个光斑条纹亮带的特征图像素点的比值，以所述比值作为土石混合体中内部结构的孔隙比；根据光斑条纹亮带的特征图与孔隙比，得到剖面图像的重建图。本发明所述方法，通过较简单的方法实现了孔隙比的获取，并实现了剖面图像的重建。
Description
技术领域
本发明涉及地质工程勘察与测量技术领域，尤其是涉及一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法、系统及可读存储介质。
背景技术
目前，土石混合体边界结构及其力学性质的研究主要集中在土石混合体边界结构的变化和变形破坏特征，研究岩石细观结构的接触机制及其宏观力学表现等方面，并研究岩石颗粒间的摩擦接触机制；在水作用下的岩土体或软岩，从水表面到水底岩土体，这中间存在着多种介质的跨越，存在着大量黏土矿物或孔隙；土石混合体中内部结构的孔隙比对于土石混合体中力学性质研究与工程应用具有重要的意义，现有计算土石混合体中内部结构的孔隙比的方法复杂；同时，现有技术缺乏土石混合体内部结构的剖面图像的重建方案。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法、系统及可读存储介质，解决现有计算土石混合体中内部结构的孔隙比的方法复杂，缺乏土石混合体内部结构的剖面图像的重建方案的技术问题。
一方面，本发明提供了一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法，包括以下步骤：
获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图；
获取所述光斑条纹亮带的特征图中，非零区域像素点占整个光斑条纹亮带的特征图像素点的比值，以所述比值作为土石混合体中内部结构的孔隙比；
根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图。
进一步地，获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，具体包括，通过不断更换超声探头的固定位置，获取待评估土石混合体内部结构的多个不同的剖面图像。
进一步地，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图，具体包括，对所述剖面图像进行图像滤波，得到滤波后的图像，对所述滤波后的图像进行统一化阈值分割，得到阈值分割后的图像，对所述阈值分割后的图像进行边界检测，得到光斑条纹亮带的特征图。
进一步地，对所述滤波后的图像进行统一化阈值分割，得到阈值分割后的图像，具体包括，在所述滤波后的图像中将小于像素阈值的像素值归零，并保留大于或等于像素阈值的像素值，得到分割图像。
进一步地，对所述阈值分割后的图像进行边界检测，得到光斑条纹亮带的特征图，具体包括，采用Canny方法对分割图像进行边界形态检测，获取光斑条纹亮带的形态位置信息，根据每个光斑条纹亮带的形态位置信息，得到光斑条纹亮带的特征图。
进一步地，根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图，具体包括，获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，根据光斑像素的坐标位置及所述土石混合体中内部结构的孔隙比，对光斑像素对应的像素值进行放大或缩小，得到构造图像，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图。
进一步地，获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，根据光斑像素的坐标位置及所述土石混合体中内部结构的孔隙比，对光斑像素对应的像素值进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图，具体包括，
获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，以所述土石混合体中内部结构的孔隙比作为放大或缩小的比例，将每个光斑像素的像素值的大小按照该光斑像素对应的坐标位置大小进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图；其中，所述构造图像中的构造元素为椭圆，构造元素的大小为一个不小于3的最接近于孔隙比值的奇数值。
进一步地，所述土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法还包括，连接超声成像仪和超声探头，将超声探头固定在土石混合体中，使超声探头紧密接触土石混合体表层结构或紧紧压入表层内部。
另一方面，本发明还提供了一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一技术方案中所述的土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法。
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图；获取所述光斑条纹亮带的特征图中，非零区域像素点占整个光斑条纹亮带的特征图像素点的比值，以所述比值作为土石混合体中内部结构的孔隙比；根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图；通过较简单的方法实现了土石混合体中内部结构的孔隙比的获取，并且实现了土石混合体内部结构的剖面图像的重建。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法的流程示意图；
图2(a)-(d)是本发明实施例1所述的从不同位置获得的土石混合体内部结构形态的剖面图像；
图3(a)-(d)是本发明实施例1所述的光斑条纹亮带特征图；
图4(a)-(d)是本发明实施例1所述的内部结构形态特征重建图像；
图5是本发明实施例1所述的所述滑动固定装置；
图6是本发明实施例1所述的超声探头装置及其得到的土石混合体内部结构的剖面图像；
图7是本发明实施例1所述的超声成像仪和超声探头连接示意图；
图8是本发明实施例1所述的滑动固定装置与超声探头、超声成像仪组合示意图。
附图标记：1-连接杆；2-外环可伸缩圆环杆；3-内环可伸缩圆环杆；4-尖杆；5-超声探头；6-渗流水；7-土石混合体；8-超声成像仪；9-信号线；10-数据处理中心；11-防漏池；12-孔隙。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供了一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法，其流程示意图，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1、获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图；
S2、获取所述光斑条纹亮带的特征图中，非零区域像素点占整个光斑条纹亮带的特征图像素点的比值，以所述比值作为土石混合体中内部结构的孔隙比；
S3、根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图。
一个具体实施例中，采用超声扫描成像仪获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像；所述超声扫描成像仪是指利用超声波相控阵等技术进行超声扫描成像的设备，该设备可实现人体、物体内部结构的穿透成像；比如常用的医用或兽用的B超成像仪；
所述剖面图像是指直接利用超声扫描成像仪获得的岩体内部结构超声成像影像图，土石混合体在超声扫描图像中会呈现出一些异常斑点、条纹亮带等形态结构特征；这些土石混合体在超声扫描仪中所出现出来的形态结构特征构成了剖面图像的主要超声成像特征；
优选的，获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，具体包括，通过不断更换超声探头的固定位置，采用具有超声剖面扫描成像功能的设备(例如，采用B超或者彩超)获取待评估土石混合体内部结构的多个不同的剖面图像；
需要说明的是，超声探头是指超声扫描成像仪自带的相控阵超声探头；相控阵超声探头是超声扫描成像仪的最主要部件；超声探头是用压电陶瓷晶片制成的；在通电状态下，能产生弹性形变，从而产生超声波；相反情况下，当超声波通过晶片时，又能产生弹性形变，进而引起电压变化，最后通过超声成像仪的信号处理单元转化为被探测物体的图像；本发明实施例中超声探头的主要功能是产生超声波(发射波)并发射到土石混合体中，然后实时接收反射衰减回来的超声波(回波)；具体实施时采用的线阵探头的工作频率为3MHz；
具体实施时，由于超声波在岩土介质中传播时，随着距离的增加，由于岩体介质颗粒的散射吸收和界面反射，超声波向前传输的能量会逐渐衰减变小；超声波频率越低，超声波的穿透性就越好，但超声波的波长变长，分辨率变差；反之频率越高，超声波波束的指向性越好，分辨率也越高，但超声波衰减也随之增强，使有效测量深度减少；因此，不能无限制的通过增加超声波的工作频率来提高土石混合体内部结构的探测深度范围和探测精度，只能通过不断更换探头位置角度来获取更大的探测范围和更高的探测精度；通过不断更换超声探头固定的位置，并在每个位置获取到土石混合体内部结构形态的剖面图像，如图2(a)-(d)为从不同位置获得的土石混合体内部结构形态的剖面图像；
优选的，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图，具体包括，对所述剖面图像进行图像滤波，得到滤波后的图像，对所述滤波后的图像进行统一化阈值分割，得到阈值分割后的图像，对所述阈值分割后的图像进行边界检测，得到光斑条纹亮带的特征图；
针对超声成像仪获取的多个不同剖面图像，进行剖面图像的特征分析和智能识别是必要图像处理环节；由于超声成像的光斑条纹亮带综合反映了土石混合体内部结构形态特征的情况，所以，采用图像处理方法来统计分析光斑条纹亮带特征，获取剖面图像中光斑条纹亮带的成像边界及其所占的面积；
优选的，对所述滤波后的图像进行统一化阈值分割，得到阈值分割后的图像，具体包括，在所述滤波后的图像中将小于像素阈值的像素值归零，并保留大于或等于像素阈值的像素值，得到分割图像；
优选的，对所述阈值分割后的图像进行边界检测，得到光斑条纹亮带的特征图，具体包括，采用Canny方法对分割图像进行边界形态检测，获取光斑条纹亮带的形态位置信息，根据每个光斑条纹亮带的形态位置信息，得到光斑条纹亮带的特征图；
具体实施时，对剖面图像进行统一化的裁剪，并采用中值滤波方法进行统一的图像滤波，得到滤波后的图像；再对滤波后的图像进行统一化阈值分割方法处理图像，即对小于像素阈值(可取三分之一图像均值)的像素值直接归零，并保留大于或等于像素阈值部分的像素值，得到分割图像；最后，采用Canny方法对分割图像进行边界形态检测，并获取每个光斑条纹亮带的形态位置信息，得到光斑条纹亮带的特征图；针对图2(a)-(d)中的四个剖面，得到光斑条纹亮带特征图，如图3(a)-(d)所示；
由于超声波反射衰减特征与土石混合体内部结构分布情况具有一一对应的关系，因此超声成像仪得到的土石混合体内部结构面的剖面图像与土石混合体内部结构分布特征具有一一对应的关系；土石混合体中内部边界结构及其中夹杂存在的间隙对超声波的反射衰减最为敏感，因此，由光斑条纹亮带特征图，统计分析非零区域所占的比值，即可得到土石混合体中内部结构的孔隙比；
具体实施时，针对获取的光斑条纹亮带特征图，统计非零像素点的个数Num，然后统计所有像素点个数Nall，最后计算Num与Nall的比值，即可等效于孔隙比；通过超声剖面成像和图像特征处理的方式，计算孔隙比，极大地简化了传统计算方法；
针对图3中四个光斑条纹亮带特征图，统计分析每个图中非零区域的面积(像素)，即可得到四个子图的孔隙比分别为2.24％，4.82％，8.95％和12.32％；该参数的获取对土石混合体的力学性质研究与工程应用具有重要的意义；
优选的，根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图，具体包括，获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，根据光斑像素的坐标位置及所述土石混合体中内部结构的孔隙比，对光斑像素对应的像素值进行放大或缩小，得到构造图像，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图；
优选的，获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，根据光斑像素的坐标位置及所述土石混合体中内部结构的孔隙比，对光斑像素对应的像素值进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图，具体包括，
获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，以所述土石混合体中内部结构的孔隙比作为放大或缩小的比例，将每个光斑像素的像素值的大小按照该光斑像素对应的坐标位置大小进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图；其中，所述构造图像中的构造元素为椭圆，构造元素的大小为一个不小于3的最接近于孔隙比值的奇数值；
具体实施时，根据光斑条纹亮带特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，把每个像素值的大小按照该像素的距离位置(坐标位置)大小进行放大或缩小，放大或缩小的比率为孔隙比的数值(孔隙比大于1时，进行放大，孔隙比小于1时为缩小)，得到构造图像；然后，采用闭运算方法来对整个构造图像进行闭运算，其中闭运算中用到构造元素采用椭圆，构造元素大小采用最接近于孔隙比值的一个奇数值，并且不能小于3；最后得到内部结构形态特征重建图像，如图4(a)-(d)所示；图4(a)-(d)中构造元素的大小分别3、5、9和11；
优选的，所述土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法还包括，连接超声成像仪和超声探头，将超声探头固定在土石混合体中，使超声探头紧密接触土石混合体表层结构或紧紧压入表层内部；
一个具体实施中，连接超声成像仪和超声探头等装置，并使用滑动固定装置把超声探头固定在土石混合体中，突入足够的耦合剂，并确保超声探头紧密接触土石混合体表层结构或紧紧压入表层内部，所述滑动固定装置，如图5所示；
滑动固定装置的目的是用于把超声探头固定在土石混合体中的任一部位；图5中内环可伸缩圆环杆3通过端口的螺丝扣的钮紧钮松来实现内环的伸缩变化，其目的在于卡住超声探头；外环可伸缩圆环杆2也通过端口的螺丝扣的钮紧钮松来实现内环的伸缩变化，其目的在于自适应土石混合体区域范围变化，防止个别位置无法把尖杆4插入；外环可伸缩圆环杆2与内环可伸缩圆环杆3通过三根连接杆1的螺丝螺母进行互相连接固定，并分成三个区域；在内外环分成的三个区域中，分别装入顶端带有圆环扣的尖杆4，尖杆4用于插入土石混合体中并固定好，起到固定整个滑动固定装置的作用；带有顶端圆环扣的尖杆4可在所述三个区域内通过顶端圆环自由滑动，便于根据实际情况自由变换插入位置；
根据测试对象的现场环境和实际工程的测试要求，在有水环境中，可以不使用耦合剂，直接通过滑动固定装置把超声探头压入指定区域能够进行超声扫描成像即可；在无水环境中，为了得到更好的测试结果，则需要在超声探头接触区域涂上大量的耦合剂再进行超声成像，其中，超声探头装置及其得到的土石混合体内部结构的剖面图像，如图6所示；超声成像仪和超声探头连接示意图，如图7所示，滑动固定装置与超声探头、超声成像仪组合示意图，如图8所示；图7和图8中涉及到超声探头5、渗流水6、土石混合体7、超声成像仪8、信号线9、数据处理中心10、防漏池11和孔隙12。
实施例2
本发明实施例提供了一种土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一实施例中所述的土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法。
实施例3
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如上述任一实施例中所述的土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法。
本发明公开了通过获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图；获取所述光斑条纹亮带的特征图中，非零区域像素点占整个光斑条纹亮带的特征图像素点的比值，以所述比值作为土石混合体中内部结构的孔隙比，通过较简单的方法实现了土石混合体中内部结构的孔隙比的获取；根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图，实现了土石混合体内部结构的剖面图像的重建；同时，为岩土工程、地质工程的勘察研究提供了一种可视化分析方法和岩土体内部结构形态精细化研究的途径；
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图；
获取所述光斑条纹亮带的特征图中，非零区域像素点占整个光斑条纹亮带的特征图像素点的比值，以所述比值作为土石混合体中内部结构的孔隙比；
根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图；
根据所述光斑条纹亮带的特征图与所述土石混合体中内部结构的孔隙比，得到剖面图像的重建图，具体包括，获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，根据光斑像素的坐标位置及所述土石混合体中内部结构的孔隙比，对光斑像素对应的像素值进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图。
2.根据权利要求1所述的土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，获取待评估土石混合体内部结构的剖面图像，具体包括，通过不断更换超声探头的固定位置，获取待评估土石混合体内部结构的多个不同的剖面图像。
3.根据权利要求1所述的土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，根据所述剖面图像获取剖面图像中光斑条纹亮带的特征图，具体包括，对所述剖面图像进行图像滤波，得到滤波后的图像，对所述滤波后的图像进行统一化阈值分割，得到阈值分割后的图像，对所述阈值分割后的图像进行边界检测，得到光斑条纹亮带的特征图。
4.根据权利要求3所述的土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，对所述滤波后的图像进行统一化阈值分割，得到阈值分割后的图像，具体包括，在所述滤波后的图像中将小于像素阈值的像素值归零，并保留大于或等于像素阈值的像素值，得到分割图像。
5.根据权利要求3所述的土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，对所述阈值分割后的图像进行边界检测，得到光斑条纹亮带的特征图，具体包括，采用Canny方法对分割图像进行边界检测，获取光斑条纹亮带的形态位置信息，根据每个光斑条纹亮带的形态位置信息，得到光斑条纹亮带的特征图。
6.根据权利要求1所述的土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，根据光斑像素的坐标位置及所述土石混合体中内部结构的孔隙比，对光斑像素对应的像素值进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图，具体包括，
获取光斑条纹亮带的特征图中每个光斑像素的坐标位置和像素值，以所述土石混合体中内部结构的孔隙比作为放大或缩小的比例参照，其中，孔隙比大于1时，进行放大，孔隙比小于1时为缩小，将每个光斑像素的像素值的大小在该光斑像素对应的坐标位置处进行放大或缩小，得到构造图像，对所述构造图像进行闭运算，得到剖面图像的重建图；其中，所述构造图像中进行闭运算的构造元素为椭圆，构造元素的大小为一个不小于3的最接近于孔隙比值的奇数值。
7.根据权利要求2所述的土石混合体内部结构的形态重建方法，其特征在于，还包括，连接超声成像仪和超声探头，将超声探头固定在土石混合体中，使超声探头紧密接触土石混合体表层结构或紧紧压入表层内部。
8.一种土石混合体内部结构的形态重建系统，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7任一所述的土石混合体内部结构的形态重建方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一所述的土石混合体内部结构的形态重建方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010586119.7A CN112085693B (zh) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | 土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010586119.7A CN112085693B (zh) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | 土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法及系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112085693A CN112085693A (zh) | 2020-12-15 |
| CN112085693B true CN112085693B (zh) | 2022-09-20 |
Family
ID=73735908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010586119.7A Active CN112085693B (zh) | 2020-06-24 | 2020-06-24 | 土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法及系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112085693B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105809646A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-27 | 北京林业大学 | 基于迭代最佳阈值法计算冻土的孔隙参数的方法及系统 |
| CN106570872A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-04-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种岩心孔隙图像分割方法及装置 |
| CN107860696A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-30 | 南昌航空大学 | 碳纤维增强树脂基复合材料层板孔隙率的超声检测方法 |
| CN108682020A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-19 | 中国石油大学(华东) | 岩心微米ct孔隙结构重构方法 |
| CN108876923A (zh) * | 2018-06-17 | 2018-11-23 | 西南石油大学 | 一种基于岩石微ct图像的三维孔隙尺度模型重建方法 |
| CN110021030A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-16 | 中国矿业大学 | 一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法 |
| CN110672496A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-10 | 北京九恒质信能源技术有限公司 | 孔隙测量方法、装置、设备及存储介质 |
-
2020
- 2020-06-24 CN CN202010586119.7A patent/CN112085693B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105809646A (zh) * | 2016-03-31 | 2016-07-27 | 北京林业大学 | 基于迭代最佳阈值法计算冻土的孔隙参数的方法及系统 |
| CN106570872A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-04-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种岩心孔隙图像分割方法及装置 |
| CN107860696A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-30 | 南昌航空大学 | 碳纤维增强树脂基复合材料层板孔隙率的超声检测方法 |
| CN108682020A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-19 | 中国石油大学(华东) | 岩心微米ct孔隙结构重构方法 |
| CN108876923A (zh) * | 2018-06-17 | 2018-11-23 | 西南石油大学 | 一种基于岩石微ct图像的三维孔隙尺度模型重建方法 |
| CN110021030A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-07-16 | 中国矿业大学 | 一种岩土体材料数字图像的分割阈值确定方法 |
| CN110672496A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-01-10 | 北京九恒质信能源技术有限公司 | 孔隙测量方法、装置、设备及存储介质 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 基于CT图像灰度水平的孔隙率计算及应用;王宇 等;《水利学报》;20150331;第46卷(第03期);第357-365页 * |
| 基于显微CT试验的岩石孔隙结构算法研究;李建胜 等;《岩土工程学报》;20101130;第32卷(第11期);第1703-1708页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112085693A (zh) | 2020-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oosterveld et al. | Texture of B-mode echograms: 3-D simulations and experiments of the effects of diffraction and scatterer density | |
| Insana et al. | Parametric ultrasound imaging from backscatter coefficient measurements: image formation and interpretation | |
| JP5441795B2 (ja) | イメージング装置及びイメージング方法 | |
| Üstüner et al. | Ultrasound imaging system performance assessment | |
| US9384530B2 (en) | Enhanced ultrasound image formation using qualified regions of overlapping transmit beams | |
| CN101088468B (zh) | 超声波图像取得装置、图像处理装置和超声波图像处理方法 | |
| Li et al. | Evaluational spatial compounding | |
| CN105353042B (zh) | 一种基于saft的单晶硅内部缺陷时域检测成像方法 | |
| CN112085693B (zh) | 土石混合体内部结构的孔隙比评估及形态重建方法及系统 | |
| CN106940883B (zh) | 基于超声系统点扩散函数仿真和压缩感知的超声成像方法 | |
| CN116482231A (zh) | 一种材料内部缺陷高信噪比超声成像方法 | |
| TWI550268B (zh) | Method of Improving Sensitivity of Quantitative Tissue Characteristic of Ultrasonic | |
| JP2013005871A (ja) | 被検体情報取得装置、表示制御方法およびプログラム | |
| Herment et al. | Limitations of ultrasound imaging and image restoration | |
| Schlaberg et al. | Ultrasound reflection tomography for industrial processes | |
| CN112014472A (zh) | 一种用于结构近表盲区的超声相控阵成像方法 | |
| CN208334642U (zh) | 基于球面阵的水下目标声成像装置 | |
| EP3179269B1 (en) | Analysis methods of ultrasound echo signals based on statistics of scatterer distributions | |
| Entrekin et al. | Real-time spatial compound imaging: technical performance in vascular applications | |
| Lasaygues et al. | Circular antenna for breast ultrasonic diffraction tomography | |
| Batsaikhan et al. | Development of Measurement System for Flow and Shape Using Array Ultrasonic Sensors | |
| JP2016027924A (ja) | 被検体情報取得装置および表示方法 | |
| Hansen et al. | Performance of synthetic aperture compounding for in-invo imaging | |
| JP2018192309A (ja) | 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム | |
| Zhu et al. | Statistics of ultrasonic speckles reflected from a rough surface |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |