[发明专利]一种纤维过滤介质结构的拟态化重建及其性能计算方法

摘要

本发明公开了一种纤维过滤介质结构的拟态化重建及其性能计算方法，属于纤维结构拟态重建技术领域。本发明的拟态化重建过程为一、获取纤维过滤介质图像；二、设置最佳阈值，进行二值化处理；三、对二值图像进行中心线检测；四、对中心线上像素点进行四对角方向对比，获得旋转半径di和旋转方向df；五、进行三维旋转，获得纤维过滤介质拟态化重建图像。本发明的性能计算方法通过输入一系列相关参数，利用经验公式获得纤维过滤介质不同风速的过滤效率曲线和压力损失曲线。本发明以真实纤维过滤介质内部微观单层结构图像为基础，利用简单、快速的图像处理方法对所得图像进行拟态化重建，拟态化重建模型能够逼真模拟真实纤维过滤介质的结构。

主权项

一种纤维过滤介质结构的拟态化重建方法，其步骤为：步骤一、将真实纤维过滤介质在扫描电子显微镜下扫描，获得纤维过滤介质的扫描电镜图像；步骤二、确定最佳阈值，对步骤一所得图像进行二值化处理，提取纤维过滤介质与孔隙的二值图像，纤维像素点值为1，孔隙像素点值为0；其中，最佳阈值的确定过程如下：a、将纤维过滤介质扫描电镜图像进行灰度拉伸：K＝255/(b‑a)M＝(‑255*a)/(b‑a)Y＝KX+M上式中，a为扫描电镜图像最小灰度值；b为扫描电镜图像最大灰度值；X为扫描电镜图像任意像素点灰度值；Y为像素点X对应的灰度拉伸值；b、确定最佳阈值：设经步骤a灰度拉伸后图像中目标范围内像素点个数占整幅图像的比例为ω0，目标范围内像素点灰度平均值为μ0，背景范围内像素点个数占整幅图像的比例为ω1，背景范围内像素点灰度平均值为μ1，目标和背景的分割阈值记为Tm，目标和背景的类间方差记为g，则：g＝ω0ω1(μ0‑μ1)^2采用遍历的方法得到使类间方差g最大时对应的阈值Tm，该阈值即为所述的最佳阈值；步骤三、对步骤二所得二值图像进行纤维过滤介质中心线检测，获得纤维过滤介质中心线ss；步骤四、以步骤三所得中心线上像素点为基点进行四对角方向对比，获得中心线上各像素点的三维旋转半径di和三维旋转方向df；步骤五、以步骤三所得中心线上像素点为旋转基点，以步骤四所得三维旋转半径di和三维旋转方向df为旋转参数，进行三维旋转，获得纤维过滤介质拟态化重建图像。