一种基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法
【专利摘要】本发明属于烧结矿矿相分析技术领域，具体涉及一种基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，该方法包括如下步骤：S10、拍摄烧结矿样品的指定区域表面得到数码照片集，并将数码照片集储存为电子图片集；S20、用中值滤波法对步骤S10得到的电子图片集中的各数码照片进行平滑处理；S30、将步骤S20得到的电子图片集进行拼接融合，得到烧结矿的全景矿相图；S40、对步骤S30得到的全景矿相图进行局部图像的图像分割，分别统计局部图像中不同矿相的像素占比，得到各矿相所占的比例。该方法提供了全面深入的分析烧结矿显微结构的途径，为寻找成矿机理和解决办法，提高和改善烧结矿产品和质量提供依据。
【专利说明】
一种基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法
技术领域
[0001] 本发明属于烧结矿矿相分析技术领域，具体涉及一种基于全景矿相图的烧结矿显 微结构分析方法。
【背景技术】
[0002] 目前钢铁产能过剩，铁矿石价格上涨，钢铁企业利润空间变窄，生存压力越来越 大，为了拓展生存空间，大部分钢铁企业开始追求最大幅度地降低铁前成本，经济地选择和 使用低价位、低品位的矿石。分析烧结矿矿物组成和微观结构具有十分重要的意义，有利于 节约能源，降低经济成本，减轻对环境的污染。
[0003] 国内外研究者普遍使用的烧结矿矿相鉴定大多是在单张显微图像的基础上进行 的，普通的光学显微镜不具备自动拼接功能，观察视野局限，较难全面反映烧结矿微观结构 信息，手工拼接又是一项繁琐、依靠经验且工作量非常大的事情，而目前市场上具有自动拼 接功能的显微镜价格较高。在矿相识别的过程中，操作者的经验和技能水平决定着测定结 果的准确性，主观性比较强。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于全景矿相图的烧结矿显微结构分 析方法。
[0005] -种基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，包括如下步骤：
[0006] S10、拍摄烧结矿样品的指定区域表面得到数码照片集，并将数码照片集储存为电 子图片集；
[0007] S20、用中值滤波法对步骤S10得到的电子图片集中的各数码照片进行平滑处理；
[0008] S30、将步骤S20得到的电子图片集进行拼接融合，得到烧结矿的全景矿相图；
[0009] S40、对步骤S30得到的全景矿相图进行局部图像的图像分割，分别统计局部图像 中不同矿相的像素占比，得到各矿相所占的比例。
[0010] 具体的，步骤S10中的拍摄过程包括以下步骤：
[0011] S101、选定同一数码照相设备，数码照相设备可选用显微镜与摄像头的组合；
[00?2 ] S102、选定起始拍照区域进行拍摄；
[0013] S103、以起始拍照区域为起点，进行X向的多次单向移动，并在每次移动后进行拍 摄；
[0014] S104、以起始拍照区域为起点，进行一次Y向的单向移动并拍摄，再进行X向的多次 单向移动，并在每次移动后进行拍摄；
[0015] S105、重复步骤S104,得到烧结矿样品的指定区域表面的数码照片集。
[0016] 具体的，X向任意相邻的两张数码照片有区域重叠。
[0017] 进一步的，重叠方式为:X向的任意一张在后的数码照片的左侧均与在前的一张数 码照片的右侧有区域重叠。
[0018] 具体的，Y向任意相邻的两张数码照片有区域重叠。
[0019] 进一步的，重叠方式为:Υ向的任意一张在下的数码照片的上端均与在上的一张数 码照片的下端有区域重叠。
[0020] 具体的，步骤S30中的拼接融合方法包括以下步骤：
[0021]通过基于灰度的图像拼接进行X向任意相邻的两张数码照片的拼接融合；
[0022] 通过基于灰度的图像拼接进行Υ向任意相邻的两张数码照片的拼接融合；
[0023] 基于指定X向任意相邻的两张数码照片的重合区域进行拼接；
[0024] 基于指定Υ向任意相邻的两张数码照片的重合区域进行拼接。
[0025] 以上各步骤之间可根据需要进行组合。
[0026] 烧结矿显微图像在拍摄过在程中，由于噪声的影响会造成图像质量退化，利用中 值滤波法滤除各种噪声，可对图像进行平滑处理，改善图像质量。
[0027]具体的，步骤S40中的图像分割方法包括以下步骤：
[0028]通过基于FCM算法的图像分割方法进行孔隙与矿物之间的图像分割；
[0029] 基于指定分割区域进行各种矿物之间的图像分割。
[0030] 以上两个步骤之间可根据需要进行组合。
[0031]根据图像信息对得到的烧结矿显微结构的全景图的局部图像进行分割，分割出局 部图像的孔隙和各矿相，再通过统计各矿相的像素占比，即各矿相的像素值与局部图像的 像素值的百分比，即可统计各矿物所占的比例。
[0032]优选的，在步骤S10之前对烧结矿样品进行处理，处理步骤包括粗磨、细磨、抛光和 干燥。
[0033]具体的，所述数码照片集中的各数码照片均为显微级。
[0034]本发明的有益效果：
[0035]通过本发明所提供的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，可以得到不同 倍数显微图像的综合以及多尺度图像微观信息的表达，从而全面的获得烧结矿显微结构信 息。在此基础上，提供了全面深入的分析烧结矿显微结构的途径，为寻找成矿机理和解决办 法，提高和改善烧结矿产品和质量提供依据。
[0036]与现有技术相比较，本发明所提供的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法 的有益效果在于：
[0037] 1)能利用显微镜，获得全局矿相；
[0038] 2)通过拼接进行全局矿相观察，能全面观察烧结矿微观结构；
[0039] 3)可以根据操作需求，通过不同的缩放比获得所需要的信息程度；
[0040] 4)有助于根据全局结构，推测出矿相机理进而提高和改善烧结矿的质量。
【附图说明】
[0041] 图1是实施例1中的电子图片集。
[0042]图2是实施例1中的全景矿相图。
[0043]图3是实施例1中的局部图像。
[0044] 图4是实施例2中的电子图片集。
[0045] 图5是实施例2中的全景矿相图。
[0046]图6是实施例2中的局部图像。
[0047]图7是实施例3中的电子图片集。
[0048]图8是实施例3中的全景矿相图。
[0049] 图9是实施例3中的局部图像。
[0050] 图10是本发明所提供的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法的流程图。
【具体实施方式】
[0051] 以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于 限定本发明的范围。
[0052] 实施例1
[0053] 1)制样，抛光。本实施例采用的是武钢烧结矿，化学成分如表1所示。将样品粗磨， 热镶嵌制样，表面抛光，干燥之后放到显微镜下观察。
[0054]表1实验用含铁炉料的化学成分
[0056] 2)图像采集：用低倍(40 X)的光学显微镜，由摄像头捕捉图像信息。固定样品，选 择从样品的左上角开始进行第一次拍摄，然后进行X向的2次单向移动，并在每次移动后进 行拍摄。之后显微镜移动到第一次拍摄区域，进行Y向的一次单向移动并拍摄，然后进行X向 的2次单向移动，并在每次移动后进行拍摄。重复进行Y向的第二次单向移动并拍摄，然后进 行X向的2次单向移动，并在每次移动后进行拍摄。将所有图片传输到计算机上，分别得到矿 相所有的9个单个图片，组成了 3X3的图片集，如图1所示。
[0057] 3)全景矿相图像的拼接:将得到的所有图片进行拼接，可对应各单个图片的采集 顺序，进行9个图片的拼接。拼接过程中，根据需要选择基于灰度的图像拼接方式或基于指 定重合区域拼接方式，得到完整的低倍光学矿相全景图像，如图2所示。
[0058] 4)全景矿相图选取局部图像，如图3所示，对局部图像进行图像分割，统计局部图 像中赤铁矿的像素占比，得到赤铁矿所占的比例，结果如下：
[0060] 该局部区域中赤铁矿的含量约为3248555/8887896 = 36.5%。
[0061 ] 实施例2
[0062] 1)制样，抛光。本实施例采用的是武钢烧结矿，化学成分如表2所示。将样品粗磨， 热镶嵌制样，表面抛光，干燥之后放到显微镜下观察。
[0063]表1实验用含铁炉料的化学成分
[0065] 2)图像采集：用低倍(40 X)的光学显微镜，由摄像头捕捉图像信息。固定样品，选 择从样品的左上角开始进行第一次拍摄，然后进行X向的2次单向移动，并在每次移动后进 行拍摄。之后显微镜移动到第一次拍摄区域，进行Y向的一次单向移动并拍摄，然后进行X向 的2次单向移动，并在每次移动后进行拍摄。重复进行Y向的第二次单向移动并拍摄，然后进 行X向的2次单向移动，并在每次移动后进行拍摄。将所有图片传输到计算机上，分别得到矿 相所有的9个单个图片，组成了 3X3的图片集，如图4所示。
[0066] 3)全景矿相图像的拼接:将得到的所有图片进行拼接，可对应各单个图片的采集 顺序，进行9个图片的拼接。拼接过程中，根据需要选择基于灰度的图像拼接方式或基于指 定重合区域拼接方式，得到完整的低倍光学矿相全景图像，如图5所示。
[0067] 4)全景矿相图选取局部图像，如图6所示，对局部图像进行图像分割，统计局部图 像中玻璃相的像素占比，得到赤铁矿所占的比例，结果如下：
[0069] 该局部区域中赤铁矿的含量约为3648/300592 = 1.1 %。
[0070] 实施例3
[0071] 1)制样，抛光。本实施例采用的是武钢烧结矿，化学成分如表3所示。将样品粗磨， 热镶嵌制样，表面抛光，干燥之后放到显微镜下观察。
[0072]表1实验用含铁炉料的化学成分
[0074] 2)图像采集：用低倍(40 X)的光学显微镜，由摄像头捕捉图像信息。固定样品，选 择从样品的左上角开始进行第一次拍摄，然后进行X向的2次单向移动，并在每次移动后进 行拍摄。之后显微镜移动到第一次拍摄区域，进行Y向的一次单向移动并拍摄，然后进行X向 的2次单向移动，并在每次移动后进行拍摄。重复进行Y向的第二次单向移动并拍摄，然后进 行X向的2次单向移动，并在每次移动后进行拍摄。将所有图片传输到计算机上，分别得到矿 相所有的9个单个图片，组成了 3X3的图片集，如图7所示。
[0075] 3)全景矿相图像的拼接:将得到的所有图片进行拼接，可对应各单个图片的采集 顺序，进行9个图片的拼接。拼接过程中，根据需要选择基于灰度的图像拼接方式或基于指 定重合区域拼接方式，得到完整的低倍光学矿相全景图像，如图8所示。
[0076] 4)全景矿相图选取局部图像，如图9所示，对局部图像进行图像分割，统计局部图 像中赤铁矿的像素占比，得到赤铁矿所占的比例，结果如下：
[0078] 该局部区域中赤铁矿的含量约为59890/269664 = 22.2%。
[0079]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于，包括如下步骤： S10、拍摄烧结矿样品的表面得到数码照片集，并将数码照片集储存为电子图片集； S20、用中值滤波法对步骤S10得到的电子图片集中的各数码照片进行平滑处理； S30、将步骤S20得到的电子图片集进行拼接融合，得到烧结矿的全景矿相图； S40、对步骤S30得到的全景矿相图进行局部图像的图像分割，分别统计局部图像中不 同矿相的像素占比，得到各矿相所占的比例。2. 根据权利要求1所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于，步 骤S10中的拍摄过程包括以下步骤： 5101、 选定同一数码照相设备； 5102、 选定起始拍照区域进行拍摄； 5103、 以起始拍照区域为起点，进行X向的多次单向移动，并在每次移动后进行拍摄； 5104、 以起始拍照区域为起点，进行一次Y向的单向移动并拍摄，再进行X向的多次单向 移动，并在每次移动后进行拍摄； 5105、 重复步骤S104,得到烧结矿样品的指定区域表面的数码照片集。3. 根据权利要求2所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于:X 向任意相邻的两张数码照片有区域重叠。4. 根据权利要求3所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于，重 叠方式为:X向的任意一张在后的数码照片的左侧均与在前的一张数码照片的右侧有区域 重叠。5. 根据权利要求2所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于:Y 向任意相邻的两张数码照片有区域重叠。6. 根据权利要求5所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于，重 叠方式为:Y向的任意一张在下的数码照片的上端均与在上的一张数码照片的下端有区域 重叠。7. 根据权利要求1所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于，步 骤S30中的拼接融合方法包括以下步骤： 通过基于灰度的图像拼接进行X向任意相邻的两张数码照片的拼接融合； 通过基于灰度的图像拼接进行Y向任意相邻的两张数码照片的拼接融合； 基于指定X向任意相邻的两张数码照片的重合区域进行拼接； 基于指定Y向任意相邻的两张数码照片的重合区域进行拼接。8. 根据权利要求1所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于，步 骤S40中的图像分割方法包括以下步骤： 通过基于FCM算法的图像分割方法进行孔隙与矿物之间的图像分割； 基于指定分割区域进行各种矿物之间的图像分割。9. 根据权利要求1所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特征在于:在 步骤S10之前对烧结矿样品进行处理，处理步骤包括粗磨、细磨、抛光和干燥。10. 根据权利要求1至9任一所述的基于全景矿相图的烧结矿显微结构分析方法，其特 征在于:所述数码照片集中的各数码照片均为显微级。
【文档编号】G01N21/84GK106018406SQ201610334360
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月19日
【发明人】王炜, 欧阳泽林, 武风楼, 徐润生, 黄小波, 薛正良, 蔡路军
【申请人】武汉科技大学