一种岩石切深自动化测量方法

文档序号:42602843发布日期:2025-08-01 18:17阅读:25来源:国知局

本发明涉及深度测量,具体为一种岩石切深自动化测量方法。


背景技术:

1、磨料水射流切割方面,切深测量是优化工艺参数和评估切割效果的核心环节。传统方法主要依赖人工使用游标卡尺、塞尺等工具,通过有限测量点(如3-5个点)的均值估算切深。然而,这类方法存在显著缺陷:首先,测量点的选择高度依赖操作者经验,易因主观判断导致误差,尤其在粗糙或复杂轮廓的切割表面中,局部极值点常被忽略,导致平均切深计算偏差;其次,手动测量效率低下,难以捕捉微观细节(如微小裂隙或非均质材料的形态变化),且无法全面反映断面的真实深度分布。随着工业场景对测量精度和效率的需求日益提升,传统方法的局限性已成为制约工艺优化与质量控制的瓶颈。

2、近年来,尽管三维成像技术(如ct扫描)在材料科学中逐步应用,但其与自动化数据处理的结合仍处于探索阶段。现有技术中,ct扫描多用于静态结构分析,而针对动态切割断面的深度测量,尚未形成系统化的自动化解决方案。多数研究仍停留在人工选择切片或有限数据提取阶段,未能充分利用三维数据的全局信息,且缺乏高效的算法支持。

3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种岩石切深自动化测量方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种岩石切深自动化测量方法,具体步骤包括:

4、步骤1:获取多组磨料水射流切割的岩石的断面ct扫描图像,输入avizo中进行调参,标注切缝区域,构建三维数字岩心模型;

5、步骤2:获取三维切缝模型,获取切缝侧面图像,将切缝侧面图像进行二值化处理,获取切缝侧面图像像素矩阵,获取切缝区域的坐标像素集合;

6、步骤3:对切缝侧面图像进行闭运算,对切缝侧面图像的每一列进行扫描,获取每一列的零像素点纵坐标集合,并分别获取每列的最大和最小的纵坐标值;

7、步骤4:获取每列的零根据像素点数量,获取零像素点最多的列并测量该列的实际深度,获取像素点数量与实际深度的对应比例;

8、步骤5:获取每列的实际深度和切缝长度,绘制实际深度表格和切深曲线并输出,获取切深的平均深度。

9、进一步地,将磨料水射流切割的岩石进行表面清洁并进行ct扫描,获取多组切割断面,将切割断面数据导入avizo中,将所有切割断面进行裁剪,去除空白区域,通过avizo中的boxfilter滤波算法对切割断面进行处理,所述boxfilter滤波算法的滤波强度为2-5之间,通过avizo的对切割断面进行阈值分割,在阈值分割的过程中,手动调节强度范围参数,生成二值化切割断面,标注切缝区域,分别手动调节不透明映射参数和光照参数,通过avizo将切割断面数据构建三维数字岩心模型。

10、进一步地,调整三维数字岩心模型方向,使切缝方向朝上,通过avizo的提取功能自动从三维数字岩心模型中提取切缝三维模型,并隐藏三维数字岩心模型,获取切缝侧面图像,所述切缝侧面图像为垂直于切缝行径方向的侧视图,将切缝侧面图像进行二值化处理,将非切缝区域的的背景像素值转换为255,将切缝区域的像素值转换为0,获取切缝侧面图像的像素矩阵,以切缝侧面图像左上角为原点,水平向右为x轴正方向,数值向下为y轴正方向,一个像素点对应一个单元格,获取切缝区域的像素坐标集合,所依据公式如下:

11、s={(x,y)∣i(x,y)≠255}

12、其中,s为切缝区域的像素位置集合,i(x,y)表示横坐标为x、纵坐标为y的像素的像素值。

13、进一步地,对切缝侧面进行闭运算,获取完整的切缝侧面图像,对完整的切缝侧面图像的每一列进行扫描,获取x轴上的每一列的零像素点纵坐标集合,所依据公式如下:

14、y(x)={y∣i(x,y)=0}

15、其中,s(x)表示第x列的零像素点纵坐标集合,y表示第y行的零像素点的纵坐标,i(x,y)表示第x列第y行的像素点的像素值;

16、对x轴上所有的零像素点纵坐标集合进行筛选,去除零像素点纵坐标集合为空集的列;

17、分别获取每列最大和最小的y轴坐标值,所依据公式如下:

18、ymax(x)=max[s(x)]

19、ymin(x)=min[s(x)]

20、其中,ymax(x)表示s(x)集合中的最大纵坐标值,ymin(x)表示s(x)集合中的最小纵坐标值,max表示选择最大值函数,min表示选择最小值函数,s(x)表示表示第x列的零像素点纵坐标集合。

21、进一步地,根据每一列的扫描结果,获取每一列的零像素点的数量,所依据公式如下:

22、δy(x)=ymax(x)-ymin(x)

23、其中,δy(x)表示第s列的零像素点数量,ymax(s)表示s(x)集合中的最大纵坐标值,ymin(x)表示s(x)集合中的最小纵坐标值;

24、获取零像素点数量最多的列,并通过avizo的标尺功能测量该列的实际深度,获取像素点数量与实际深度的对应比例,所依据公式如下:

25、

26、其中,γ为对应比例,δy表示零像素点数量最多的列的零像素点数量,y表示零像素点数量最多的列的实际深度。

27、进一步地,分别获取每列的的实际深度,所依据公式如下:

28、γ·δy(x)=y(x)

29、其中,y(x)表示第x列的实际深度,δy(x)表示第x列的零像素点数量,γ为对应比例;

30、将所有列的实际深度以表格的形式输出;

31、获取零像素点纵坐标集合的数量,构建裂缝长度,所依据公式如下:

32、l=γ·|s(x)|

33、其中,l为裂缝长度,γ为对应比例,|s(x)|为零像素点纵坐标集合的数量;

34、根据所有列的实际深度绘制切深曲线并输出,横坐标裂缝长度,纵坐标为裂缝的实际深度,获取切缝的平均深度。

35、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

36、本发明通过ct扫描获取岩石断面图像,在avizo中构建三维数字岩心模型和三维切缝模型,通过对切缝侧面图像进行扫描分析,获取切缝侧面图像每列的零像素点数量,测量零像素点最多的列的实际深度,获取实际深度表格和切深曲线,自动完成岩石切深的测量,同时获取更高的测量精度。



技术特征:

1.一种岩石切深自动化测量方法,其特征在于,具体步骤包括:

2.根据权利要求1所述的一种岩石切深自动化测量方法,其特征在于:将磨料水射流切割的岩石进行表面清洁并进行ct扫描,获取多组切割断面,将切割断面数据导入avizo中,将所有切割断面进行裁剪,去除空白区域,通过avizo中的boxfilter滤波算法对切割断面进行处理,所述boxfilter滤波算法的滤波强度为2-5之间,通过avizo的对切割断面进行阈值分割,在阈值分割的过程中,手动调节强度范围参数,生成二值化切割断面,标注切缝区域,分别手动调节不透明映射参数和光照参数,通过avizo将切割断面数据构建三维数字岩心模型。

3.根据权利要求2所述的一种岩石切深自动化测量方法,其特征在于:调整三维数字岩心模型方向,使切缝方向朝上,通过avizo的提取功能自动从三维数字岩心模型中提取切缝三维模型,并隐藏三维数字岩心模型,获取切缝侧面图像,所述切缝侧面图像为垂直于切缝行径方向的侧视图,将切缝侧面图像进行二值化处理,将非切缝区域的的背景像素值转换为255,将切缝区域的像素值转换为0,获取切缝侧面图像的像素矩阵,以切缝侧面图像左上角为原点,水平向右为x轴正方向,数值向下为y轴正方向,一个像素点对应一个单元格,获取切缝区域的像素坐标集合,所依据公式如下:

4.根据权利要求3所述的一种岩石切深自动化测量方法,其特征在于:对切缝侧面进行闭运算,获取完整的切缝侧面图像,对完整的切缝侧面图像的每一列进行扫描,获取x轴上的每一列的零像素点纵坐标集合,所依据公式如下:

5.根据权利要求4所述的一种岩石切深自动化测量方法,其特征在于:根据每一列的扫描结果,获取每一列的零像素点的数量,所依据公式如下:

6.根据权利要求5所述的一种岩石切深自动化测量方法,其特征在于:分别获取每列的的实际深度,所依据公式如下:


技术总结
本发明提供一种岩石切深自动化测量方法,涉及深度测量技术领域,本发明获取多组磨料水射流切割的岩石的断面CT扫描图像,构建三维数字岩心模型和三维切缝模型,根据切缝侧面图像,获取切缝侧面图像像素矩阵和切缝区域的坐标像素集合,对切缝侧面图像的每一列进行扫描,获取每一列的零像素点纵坐标集合和每列的最大和最小的纵坐标值,零像素点最多的列和其深实际深度构建对应比例,获取每列的实际深度和切缝长度,获取切深的平均深度,本发明自动完成岩石切深的测量,同时可以获取更高的测量精度。

技术研发人员:钟祖良,朱开新,王益,李泽洲
受保护的技术使用者:重庆大学
技术研发日:
技术公布日:2025/7/31
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