CN113607618A - 基于工业ct扫描的岩石损伤分析方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法、装置及设备，涉及岩土工程技术领域，方法包括：获取目标岩石的扫描图像，扫描图像基于工业CT扫描目标岩石获得；根据扫描图像，获得目标岩石的岩石组分；根据岩石组分，对扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；根据二值图像的像素值，获得目标岩石的平面孔隙率，以对目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。本发明解决了现有技术中没有针对工业CT设备扫描岩石来进行岩石损伤分析的方法的问题，实现了提高岩石损伤分析精确度和适用性的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法、装置及设备。
背景技术
目前，CT扫描设备一般有医用和工业用两种类型，医用CT设备得到的图像像素主要为毫米尺度，工业CT设备得到的图像像素可达到微米、纳米尺度。在对岩石损伤进行分析时，会先对岩石样品进行CT扫描，再根据扫描得到的图像进行分析。根据CT扫描设备的不同，对应的分析方法也有不同。
目前大多是采用医用CT设备扫描岩石损伤，存在精确度不够的问题，但如果直接将医用CT设备替换为工业CT设备，并继续用现有的岩石损伤分析方法的话，又存在分析方法不适用的问题，因此，提出一种基于工业CT设备的岩石损伤分析方法是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的在于：提供一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法、装置及设备，旨在解决现有技术中没有针对工业CT设备扫描岩石来进行岩石损伤分析的方法的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，所述方法包括：
获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；
根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；
根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；
根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
可选地，上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法中，所述岩石组分包括云母、长石、石英和孔隙；
所述根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分的步骤，具体包括：
在所述扫描图像中任意选取至少一个区域，并在所述区域中任意位置构建至少一条横向直线；
根据所述直线上所有像素点的灰度值，获得所述直线的灰度值变化曲线；
根据所述灰度值变化曲线，获得所述区域的岩石组分；
根据每个所述区域的岩石组分，获得所述目标岩石的岩石组分。
可选地，上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法中，所述根据所述灰度值变化曲线，获得所述区域的岩石组分的步骤，具体包括：
根据所述灰度值变化曲线分布情况，将所述灰度值变化曲线分为多个曲线段；
针对每个曲线段，根据岩石组分的密度与灰度值的关系，获得所述曲线段对应的岩石组分；
根据所述多个曲线段对应的岩石组分，获得所述区域的岩石组分。
可选地，上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法中，所述根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像的步骤，具体包括：
对所述岩石组分进行分类，获得灰度阈值；
根据所述灰度阈值，对所述扫描图像进行二值化处理，获得二值图像。
可选地，上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法中，所述对所述岩石组分进行分类，获得灰度阈值的步骤，具体包括：
对所述岩石组分进行分类，获得孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分；
根据所述孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分对应的灰度值，将临界点的灰度值作为灰度阈值。
可选地，上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法中，所述根据所述灰度阈值，对所述扫描图像进行二值化处理，获得二值图像的步骤，具体包括：
根据所述灰度阈值，将所述扫描图像中低于或等于所述灰度阈值的像素点的灰度值置0，将所述扫描图像中高于所述灰度阈值的像素点的灰度值置1，获得二值图像。
可选地，上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法中，所述根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率的步骤，具体包括：
根据所述二值图像中灰度值为0的像素数和总像素数，获得所述目标岩石的平面孔隙率。
第二方面，本发明提供了一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；
组分获取模块，用于根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；
二值化处理模块，用于根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；
损伤分析模块，用于根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
第三方面，本发明提供了一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法。
第四方面，本发明提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可被一个或多个处理器执行，以实现如上述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法。
本发明提供的上述一个或多个技术方案，可以具有如下优点或至少实现了如下技术效果：
本发明提出的一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法、装置及设备，通过工业CT扫描目标岩石获得扫描图像，再根据所述扫描图像获得目标岩石的岩石组分，此时，可以对目标岩石的矿物成分进行初步分析；再根据岩石组分，对扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像，最后根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果；专门针对工业CT扫描设备对岩石扫描获得的扫描图像提出的损伤分析方法，最终以平面空隙率反映目标岩石中孔隙结构的变化，定量分析的方式更具有说服力，实现了提高岩石损伤分析精确度和适用性的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明涉及的基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备的硬件结构示意图；
图3为本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法第一实施例中步骤S10获得的扫描图像；
图4为本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法第一实施例中步骤S21的横向直线示例；
图5为本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法第一实施例中步骤S22获得的灰度值变化曲线；
图6为本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法第一实施例中步骤S30获得的二值图像；
图7为本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置第一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，在本发明中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
另外，在本发明中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
计算机层析识别技术，简称CT技术(Computerized Tomography)，可以更快、更精确地检测出材料和结构内部的细微变化，无检查失真和图像重叠，因此被广泛应用到各个学科领域的无损检测。在岩土工程领域中对岩石损伤进行分析时，也可以用到CT扫描技术，即先对岩石样品进行CT扫描，再根据扫描得到的图像进行分析。
对现有技术的分析发现，不同CT扫描设备扫描得到的CT图像参数各有差异，目前，CT扫描设备一般有医用和工业用两种类型，医用CT设备得到的图像像素主要为毫米尺度，工业CT设备得到的图像像素可达到微米、纳米尺度。针对不同的实际需求，选择不同的CT扫描设备用于岩石损伤分析时，具体的损伤分析方法也有所不同。
目前大多是采用医用CT设备扫描岩石损伤，存在精确度不够的问题，但如果直接将医用CT设备替换为工业CT设备，并继续用现有的岩石损伤分析方法的话，由于获取的扫描图像中矿物与孔隙排列紧密，致密性与非均质性的影响，导致现有的分析方法存在不适用的问题，因此，提出一种基于工业CT设备的岩石损伤分析方法是亟待解决的技术问题。
鉴于现有技术中没有针对工业CT设备扫描岩石来进行岩石损伤分析的方法的技术问题，本发明提供了一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，总体思路如下：
获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
通过上述技术方案，工业CT扫描目标岩石获得扫描图像，再根据所述扫描图像获得目标岩石的岩石组分，此时，可以对目标岩石的矿物成分进行初步分析；再根据岩石组分，对扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像，最后根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果；专门针对工业CT扫描设备对岩石扫描获得的扫描图像提出的损伤分析方法，最终以平面空隙率反映目标岩石中孔隙结构的变化，定量分析的方式更具有说服力，实现了提高岩石损伤分析精确度和适用性的技术效果。
实施例一
参照图1的流程示意图，提出本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法的第一实施例，该基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法应用于基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备。
所述设备是指能够实现网络连接的终端设备或网络设备，所述基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备可以是手机、电脑、平板电脑、嵌入式工控机等终端设备，也可以是服务器、云平台等网络设备。
如图2所示，为基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备的硬件结构示意图。所述设备可以包括：处理器1001，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的硬件结构并不构成对本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
具体的，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；
用户接口1003用于连接客户端，与客户端进行数据通信，用户接口1003可以包括输出单元，如显示屏、输入单元，如键盘，可选的，用户接口1003还可以包括其他输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口；
网络接口1004用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信，网络接口1004可以包括输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口，如Wi-Fi接口；
存储器1005用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括该基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备中任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器，例如磁盘存储器，可选的，存储器1005还可以是独立于所述处理器1001的存储装置；
具体的，继续参照图2，存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及计算机程序，其中，网络通信模块主要用于连接服务器，与服务器进行数据通信；
处理器1001用于调用存储器1005中存储的计算机程序，并执行以下操作：
获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；
根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；
根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；
根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
基于上述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备，下面结合图1所示的流程示意图，对本实施例的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法进行详细描述。所述方法可以包括以下步骤：
步骤S10：获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得。
本实施例中，目标岩样采用砂岩，相比较现有医用CT扫描岩石时的尺寸，要小很多，比如现有医用CT扫描岩石时的岩样尺寸为Φ50×100mm，本实施例中，岩样尺寸为Φ3.5×7mm，具体形状为圆柱体，比如，从目标岩石的表面腐蚀区和内部未腐蚀区分别向下钻取Φ3.5×7mm的圆柱体。
本实施例的工业CT扫描设备具体采用Xradia 510Versa CT扫描设备，获取的是微米级别的砂岩结构图像，通过该工业CT对圆柱体岩样进行微CT扫描。具体可以将圆柱体岩样中每2.47μm高度作为一层扫描层，对对应的横截面进行CT扫描，则本实施例的圆柱体岩样具有799层，则单个圆柱体岩样会获得800张有效CT扫描图像，其中，体素为2.47×2.47×2.47μm。
在实际应用中，获取的扫描图像可能存在背景边框较大的情况，针对该图像中的有效部分，可以以获取的图像中圆形有效部分的象限点为基准，通过ImageJ软件对图像进行有效裁剪，裁剪掉边缘无效背景图像，以去除岩石外大部分无用信息，获得裁剪后的扫描图像。比如，获取一个大小为2048×2048像素的扫描图像，进行裁剪后得到如图3所示的扫描图像，在该扫描图像中，即具有较大灰度值的高亮区域，也有较小灰度值的灰暗区域，在高精度工业CT扫描条件下，扫描图像中岩样的细观结构清晰可见，砂岩扫描断层内充斥着排列紧密的大量矿物，直观地验证了其致密性与非均质性，很好地显示出砂岩的内部细观结构及各相组分的分布情况。
步骤S20：根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分。
具体的，所述岩石组分包括云母、长石、石英和孔隙，即包括矿物和孔隙；所述步骤S20，可以包括：
步骤S21：在所述扫描图像中任意选取至少一个区域，并在所述区域中任意位置构建至少一条横向直线。
本实施例中，通过ImageJ数字图像处理软件在扫描图像中任意选取一个矩形区域，并在该矩形区域的任意位置从左向右画一条横向直线，如图4所示。
步骤S22：根据所述直线上所有像素点的灰度值，获得所述直线的灰度值变化曲线。
本实施例中，提取步骤S21画好的直线上各像素点的灰度值，绘制该直线的灰度值变化曲线，如图5所示，图中，横轴表示直线距离，纵轴表示灰度值。
步骤S23：根据所述灰度值变化曲线，获得所述区域的岩石组分。
具体的，所述步骤S23，可以包括：
步骤S23.1：根据所述灰度值变化曲线分布情况，将所述灰度值变化曲线分为多个曲线段；
本实施例中，根据图5的曲线的分布情况，将分布较稳定的曲线段划分为一个曲线段，可以看出该曲线上至少有6个分布较稳定的曲线段，因此，将该灰度值变化曲线划分为6个曲线段；
步骤S23.2：针对每个曲线段，根据岩石组分的密度与灰度值的关系，获得所述曲线段对应的岩石组分；
具体的，岩石组分的密度越高，反映出的图像中灰度值越大。本实施例的矿物中，云母的密度为2.7～3.3g/cm3，长石的密度为2.54～2.61g/cm3，石英的密度为2.65g/cm3，由此可以对步骤S23.1划分后的曲线段对应表示的岩石组分进行推断。一般情况下，图像中颜色最亮的位置，灰度值在200左右来回波动时，直线扫略过的岩石矿物为云母；颜色最暗的位置，灰度值在0左右浮动时，直线扫略过的物质是空气；石英和长石的密度虽相差不大，但在图像上仍能区分，当灰度值在50左右波动时，直线扫略过的物质为长石；当灰度值在55左右浮动时，直线扫略过的物质为石英。
本实施例中，图5的灰度值变化曲线上，从左往右数的第一个和第四个曲线段的灰度值在50左右波动，可以判定该部分对应的是长石，第二个曲线段的灰度值在200左右来回波动，可以判定该部分对应的是云母，第三个和第五个曲线段的灰度值在0左右浮动，可以判定该部分对应的是空气，即岩石的孔隙，第六个曲线段的灰度值在55左右浮动，可以判定该部分对应的是石英。
步骤S23.3：根据所述多个曲线段对应的岩石组分，获得所述区域的岩石组分。
本实施例中，判定每个曲线段对应表示的岩石组分后，即可知晓图5的曲线对应的直线经过的图像部分，具有长石、云母、孔隙和石英这个几个岩石组分。具体应用时，可以多画几条直线，从而获取更全面的该直线所在区域对应的岩石组分。
步骤S24：根据每个所述区域的岩石组分，获得所述目标岩石的岩石组分。
具体的，在步骤S23获得图像中任意一个区域的岩石组分后，还可以获取图像中其他任意区域的岩石组分，以防有分布于较少，未被当前区域截取，而导致未被识别到的岩石组分，多个区域的岩石组分进行汇总，即可得到整个扫描图像对应的岩石组分，从而获得整个目标岩石的岩石组分。获得岩石组分后，可以对目标岩石进行初步分析，比如，可以知晓岩样中矿物的分布情况，岩石细观结构的稳定性等等。
步骤S30：根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像。
具体的，一般获取到的扫描图像除了岩石有效区域外，还会有背景区域，实际应用中，可以对该背景区域进行转换，比如，图3中圆形部分为有效区域，周围黑色的为背景区域，此时图3中包含了与孔隙灰度值0相同的背景信息，可能对后续二值化造成影响，因此，可以使砂岩背景灰度值由0(黑色)转换为255(白色)，实现背景转换后，再进行二值化处理。
具体的，所述步骤S30，可以包括：
步骤S31：对所述岩石组分进行分类，获得灰度阈值；
具体的，所述步骤S31，可以包括：
步骤S31.1：对所述岩石组分进行分类，获得孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分；
步骤S31.2：根据所述孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分对应的灰度值，将临界点的灰度值作为灰度阈值。
本实施例中，获得目标岩石的组分有长石、云母、孔隙和石英，将这些组分分为孔隙和非孔隙，对划分种类时，临界点的灰度值作为灰度阈值，该灰度阈值是趋于或等于0的值，因为，灰度值为0的像素点一定是孔隙，但已经判定为孔隙的像素点不一定刚好为0，但一般情况下都比较小。基于该临界点的灰度值，获得灰度阈值。
步骤S32：根据所述灰度阈值，对所述扫描图像进行二值化处理，获得二值图像。
具体的，所述步骤S32，可以包括：
步骤S32.1：根据所述灰度阈值，将所述扫描图像中低于或等于所述灰度阈值的像素点的灰度值置0，将所述扫描图像中高于所述灰度阈值的像素点的灰度值置1，获得二值图像。
本实施例中，对扫描图像进行二值化处理，即将低于或等于灰度阈值的像素点的灰度值重置为0，将高于灰度阈值的像素点的灰度值重置为1，从而原本由0(黑色)～255(白色)共256个灰度值(像素值)组成的扫描图像，重置为了只有0和1的黑白色的二值图像，如图6所示，为本实施例获得的二值图像。
步骤S40：根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
具体的，所述步骤S40，可以包括：
步骤S41：根据所述二值图像中灰度值为0的像素数和总像素数，获得所述目标岩石的平面孔隙率。
具体的，像素值即灰度值，像素数即像素点的数量，平面孔隙率的计算式为：
其中，
为平面孔隙率，n为给定的阈值，即灰度阈值；ai代表CT数(灰度值)为i的像素点的数量；aN为CT图像中所有像素点的数量。
本实施例中，假设砂岩孔隙灰度范围与其矿物等灰度范围不相交。基于本实施例的单个Φ3.5×7mm圆柱体岩样的800张工业CT扫描图像，经上述处理后，可计算出该岩样基于CT图像的孔隙率。计算所有扫描图像的孔隙率的平均值，可得到目标岩石的平面空隙率。本实施例根据目标岩石腐蚀区各扫描层的扫描图像获得的空隙率一般在12-15％，未腐蚀区的空隙率一般在7-9％，由此可以进行定量分析，为定量研究酸性环境下砂岩的细观结构变化及损伤特征提供了新的解决办法。
通过本实施例的方法对受不同程度酸腐蚀的岩石进行损伤分析，比如，受同一酸碱度的酸溶液腐蚀不同天数的砂岩岩样或受不同酸碱度(pH值)的酸溶液腐蚀相同天数的砂岩岩样，酸溶液比如盐酸溶液和硫酸溶液；最终得到分析结果，比如，在高精度工业CT扫描条件下岩样的细观结构清晰可见，砂岩扫描断层内呈现排列紧密的大量矿物，可很好地显示出砂岩的内部细观结构及各相组分的分布情况。不同pH值盐酸溶液腐蚀相同时段后岩样未腐蚀区域的孔隙、裂隙数量和空间分布并无明显变化，腐蚀区域的孔隙、裂隙数量明显增多，孔径明显增大，矿物之间接触变得疏松，岩样损伤程度增加；腐蚀溶液的pH值越小，岩样的孔隙、裂隙数量越多，孔径越大，矿物之间接触越疏松，岩样损伤程度越大。经CT图像二值化处理后计算所得岩样孔隙率能够较为准确的表达受酸腐蚀砂岩的孔隙率。
本实施例提供的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，通过工业CT扫描目标岩石获得扫描图像，再根据所述扫描图像获得目标岩石的岩石组分，此时，可以对目标岩石的矿物成分进行初步分析；再根据岩石组分，对扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像，最后根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果；专门针对工业CT扫描设备对岩石扫描获得的扫描图像提出的损伤分析方法，最终以平面空隙率反映目标岩石中孔隙结构的变化，定量分析的方式更具有说服力，实现了提高岩石损伤分析精确度和适用性的技术效果。
实施例二
基于同一发明构思，参照图5，提出本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置的第一实施例，该基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置可以为虚拟装置，应用于基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备。
下面结合图5所示的功能模块示意图，对本实施例提供的基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置进行详细描述，所述装置可以包括：
图像获取模块，用于获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；
组分获取模块，用于根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；
二值化处理模块，用于根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；
损伤分析模块，用于根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
进一步地，所述岩石组分包括云母、长石、石英和孔隙；所述组分获取模块，可以包括：
区域选取单元，用于在所述扫描图像中任意选取至少一个区域，并在所述区域中任意位置构建至少一条横向直线；
曲线获取单元，用于根据所述直线上所有像素点的灰度值，获得所述直线的灰度值变化曲线；
组分获取单元，用于根据所述灰度值变化曲线，获得所述区域的岩石组分；
组分汇总单元，用于根据每个所述区域的岩石组分，获得所述目标岩石的岩石组分。
更进一步地，所述组分获取单元，可以包括：
曲线分段子单元，用于根据所述灰度值变化曲线分布情况，将所述灰度值变化曲线分为多个曲线段；
组分匹配子单元，用于针对每个曲线段，根据岩石组分的密度与灰度值的关系，获得所述曲线段对应的岩石组分；
组分获取子单元，用于根据所述多个曲线段对应的岩石组分，获得所述区域的岩石组分。
进一步地，所述二值化处理模块，可以包括：
阈值分割单元，用于对所述岩石组分进行分类，获得灰度阈值；
二值化处理单元，用于根据所述灰度阈值，对所述扫描图像进行二值化处理，获得二值图像。
更进一步地，所述阈值分割单元，具体用于：
对所述岩石组分进行分类，获得孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分；
根据所述孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分对应的灰度值，将临界点的灰度值作为灰度阈值。
更进一步地，所述二值化处理单元，具体用于：
根据所述灰度阈值，将所述扫描图像中低于或等于所述灰度阈值的像素点的灰度值置0，将所述扫描图像中高于所述灰度阈值的像素点的灰度值置1，获得二值图像。
进一步地，所述损伤分析模块，可以包括：
平面空隙率获取单元，用于根据所述二值图像中灰度值为0的像素数和总像素数，获得所述目标岩石的平面孔隙率。
需要说明，本实施例提供的基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置中各个模块可实现的功能和对应达到的技术效果可以参照本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法各个实施例中具体实施方式的描述，为了说明书的简洁，此处不再赘述。
实施例三
基于同一发明构思，参照图2，为本发明各实施例涉及的基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备的硬件结构示意图。本实施例提供了一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备，所述设备可以包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
具体的，所述设备是指能够实现网络连接的终端设备或网络设备，可以是手机、电脑、平板电脑、便携计算机等终端设备，也可以是服务器、云平台等网络设备。
可以理解，所述设备还可以包括通信总线，用户接口和网络接口。
其中，通信总线用于实现这些组件之间的连接通信。
用户接口用于连接客户端，与客户端进行数据通信，用户接口可以包括输出单元，如显示屏、输入单元，如键盘，可选的，用户接口还可以包括其他输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口。
网络接口用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信，网络接口可以包括输入/输出接口，比如标准的有线接口、无线接口，如Wi-Fi接口。
存储器用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括该基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备中任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘，可选的，存储器还可以是独立于所述处理器的存储装置。
处理器用于调用存储器中存储的计算机程序，并执行如上述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，处理器可以是专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(ProgrammableLogic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件，用于执行如上述基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
实施例四
基于同一发明构思，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序可被一个或多个处理器执行，所述计算机程序被处理器执行时可以实现本发明基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法各个实施例的全部或部分步骤。
需要说明，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；
根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；
根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；
根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
2.如权利要求1所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述岩石组分包括云母、长石、石英和孔隙；
所述根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分的步骤，具体包括：
在所述扫描图像中任意选取至少一个区域，并在所述区域中任意位置构建至少一条横向直线；
根据所述直线上所有像素点的灰度值，获得所述直线的灰度值变化曲线；
根据所述灰度值变化曲线，获得所述区域的岩石组分；
根据每个所述区域的岩石组分，获得所述目标岩石的岩石组分。
3.如权利要求2所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述根据所述灰度值变化曲线，获得所述区域的岩石组分的步骤，具体包括：
根据所述灰度值变化曲线分布情况，将所述灰度值变化曲线分为多个曲线段；
针对每个曲线段，根据岩石组分的密度与灰度值的关系，获得所述曲线段对应的岩石组分；
根据所述多个曲线段对应的岩石组分，获得所述区域的岩石组分。
4.如权利要求1所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像的步骤，具体包括：
对所述岩石组分进行分类，获得灰度阈值；
根据所述灰度阈值，对所述扫描图像进行二值化处理，获得二值图像。
5.如权利要求4所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述对所述岩石组分进行分类，获得灰度阈值的步骤，具体包括：
对所述岩石组分进行分类，获得孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分；
根据所述孔隙类岩石组分和非孔隙类岩石组分对应的灰度值，将临界点的灰度值作为灰度阈值。
6.如权利要求4所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述根据所述灰度阈值，对所述扫描图像进行二值化处理，获得二值图像的步骤，具体包括：
根据所述灰度阈值，将所述扫描图像中低于或等于所述灰度阈值的像素点的灰度值置0，将所述扫描图像中高于所述灰度阈值的像素点的灰度值置1，获得二值图像。
7.如权利要求1所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法，其特征在于，所述根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率的步骤，具体包括：
根据所述二值图像中灰度值为0的像素数和总像素数，获得所述目标岩石的平面孔隙率。
8.一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析装置，其特征在于，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取目标岩石的扫描图像，所述扫描图像基于工业CT扫描所述目标岩石获得；
组分获取模块，用于根据所述扫描图像，获得所述目标岩石的岩石组分；
二值化处理模块，用于根据所述岩石组分，对所述扫描图像进行阈值分割和二值化处理，获得二值图像；
损伤分析模块，用于根据所述二值图像的像素值，获得所述目标岩石的平面孔隙率，以对所述目标岩石进行损伤分析，获得分析结果。
9.一种基于工业CT扫描的岩石损伤分析设备，其特征在于，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至7中任一项所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法。
10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序可被一个或多个处理器执行，以实现如权利要求1至7中任一项所述的基于工业CT扫描的岩石损伤分析方法。
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