[发明专利]一种赤泥土壤化过程中团聚结构量化的分析方法及系统

权利要求书

1.一种赤泥土壤化过程中团聚结构量化的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)样本预处理：将赤泥土壤化样品风干，取粒径在0.25mm至2mm的风干赤泥土壤化样品作为成像样品；

(2)扫描成像：将步骤(1)中获取的成像样品填装在成像容器中，所述成像容器直径在3-10mm，并绕成像容器中轴旋转并进行扫描，获取扫描图像序列；所述扫描图像序列分辨率在0.325-13微米之间，旋转角度范围为0°-180°，步长为0.1°-0.3°；

(3)构建三维结构：将步骤(2)中获取的扫描图像序列，采用背投影算法重建获取对应的灰度图像，灰度值范围为0-255，作为三维重构的基础图像数据进行图像拼接，获得三维图像块；选择其中像素尺寸小于扫描图像序列数量的图像块进行二值化处理，得到二值化的特征图像块；

(4)量化特征提取：对于步骤(3)中获取的二值化的特征图像块，通过骨架抽取法提取赤泥团聚体三维孔隙结构骨架，构建孔隙-孔喉网络模型，并统计赤泥团聚体孔隙结构的特征参数，进行赤泥土壤化过程中团聚体结构的量化分析。

2.如权利要求1所述的赤泥土壤化过程中团聚结构量化的分析方法，其特征在于，步骤(2)所述扫描成像序列，可采用同步辐射装置获取。

3.如权利要求1所述的赤泥土壤化过程中团聚结构量化的分析方法，其特征在于，步骤(3)所述扫描序列图像，采用亮度归一化和去除伪影处理。

4.如权利要求1所述的赤泥土壤化过程中团聚结构量化的分析方法，其特征在于，步骤(4)所述赤泥团聚体孔隙结构特征，包括孔隙率、孔喉表面积、路径长度、以及路径曲折度。

5.如权利要求4所述的赤泥土壤化过程中团聚结构量化的分析方法，其特征在于，步骤(4)具体包括以下子步骤：

(4-1)构建孔隙网络模型：采用中轴变换法计算骨料孔隙相的中轴线；进行连通域分析，获得连通的孔径区域作为通道，从而构建孔隙网络模型；

(4-2)确定孔喉：将步骤(4-1)中构建的孔隙网络模型中的每一个通道，获取其狭窄处的孔喉，孔喉在中轴上的两端作为节点，优选包括：

(4-2-1)扫描通道中轴：对于一个通道，采用中轴变换法获取通道的中轴，对于通道中轴上的每一点，在中轴线横截面方向上通过以该点为圆心作圆，不断扩大所述圆的半径直至所述圆的圆周含有所述孔隙网络模型中孔隙和颗粒的接触面上的点，获取所述圆，作为中轴上该点的特征圆；

(4-2-2)获取孔喉：统计特征圆半径，半径分布于最小的5％之内的点做为孔喉种子，对孔喉种子进行连通域分析，将连通的孔喉种子对应的通道区域作为孔喉，将孔喉两端的孔喉种子作为节点；

(4-3)构建孔隙-孔喉网络：计算步骤(4-2)中获得的每一个通道的孔喉赤泥基质界面点，从而构建孔隙-孔喉网络模型；

(4-4)统计特征参数：对于步骤(4-3)中构建孔隙-孔喉网络模型，确定赤泥团聚体孔隙结构的特征参数：

总孔隙度：是指有效直径大于图像分辨率的孔隙，总孔隙度为储存孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度之和；

孔喉路径长度：是指孔喉节点之间通道中轴上点的个数与像素单位的乘积；其平均值即为孔喉平均长度；

孔喉表面积：是节点孔之间的孔喉表面重构后的三角化表面面积求和得到；

孔喉弯曲度，是指孔喉路径长度与孔喉节点之间欧几里得距离之比；

孔隙路径长度，是指通道中轴上点的个数与像素单位的乘积；其平均值即为孔隙路径平均长度。