[发明专利]一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法

说明书

本发明公开了一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法,包括：获取待测岩土体试样的三维微观图像，对所述三维微观图像进行处理，获取待测岩土体试样的孔隙‑基质二值图像；基于所述孔隙‑基质二值图像，获取相邻的所述孔隙‑基质二值图像的孔隙联通分量，将相邻的所述孔隙‑基质二值图像中孔隙进行融合重构处理，获取合成二值图像；基于所述合成二值图像，获取所述合成二值图像的渗透率；基于所述合成二值图像的渗透率，获取所述待测岩土体试样的渗透率。本发明通过改进相邻二值图的融合重构环节，获得的孔隙更合理，避免因孔隙偏小导致的渗透率偏小。

技术领域

本发明属于岩土体渗透率测算技术领域，尤其涉及一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法。

背景技术

渗透率是岩土材料关键技术指标，对各相关行业的科学研究和工程应用有重要意义。科学便捷地获取渗透率是进行岩土体物理性质后续的研究分析的重要前提之一。传统方法使用实验设备测试获取渗透率值。由于不同种类材料间差异大、适用的测试方法与设备有差异。同时，测试可能造成试样的不可逆损坏或脏污，这为试样后续的其他研究分析带来不便。

研究发现岩土材料内部孔隙是岩土体渗流能力的关键决定因素。所以很多学者提取并测算孔隙结构的尺寸和分布，以预测渗透率。微观三维成像技术是近年来描述评估三维孔隙结构的常用手段，其使用微观三维成像设备观测孔隙结构，由此评估渗透率。如计算机断层扫描、聚焦离子束显微镜和宽离子束扫描电子显微镜等。但这些方法计算耗时较长，部分可达数小时，不利于大体量、多批次试样预测任务。在已有发明专利中，存在一种基于三维图像的岩土体快速预测方法。该方法根据各相邻图像孔隙相对变化，综合各相邻二值图，获取可体现试样孔隙通道变化的二值图。但该方法仅考虑相邻图像孔隙的交集，忽略孔隙其余部分，使得参与计算孔隙体量偏小，渗透率预测值偏低。

发明内容

针对上述现有基于三维图像的渗透率计算方法融合重构孔隙通道不合理、计算耗时长、不适用于多批次大体量测算任务等缺点，本发明提出一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，优化改进相邻图像的孔隙融合重构环节，使参与计算的孔隙可较好体现该区域孔隙的形态位置及其变化，避免孔隙通道的不合理。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于相邻图像孔隙融合重构的岩土体渗透率计算方法，包括以下步骤：

获取待测岩土体试样的三维微观图像，对所述三维微观图像进行处理，获取待测岩土体试样的孔隙-基质二值图像；

基于所述孔隙-基质二值图像，获取相邻的所述孔隙-基质二值图像的孔隙联通分量，将相邻的所述孔隙-基质二值图像中孔隙进行融合重构处理，获取合成二值图像；

基于所述合成二值图像，获取所述合成二值图像的渗透率；

基于所述合成二值图像的渗透率，获取所述待测岩土体试样的渗透率。

可选的，获取合成二值图像的方法包括：

基于相邻的所述孔隙-基质二值图像，根据邻域8像素联通，获取相邻的所述孔隙-基质二值图像的孔隙联通分量；

基于所述孔隙联通分量，划分相邻的所述孔隙-基质二值图像中的孔隙像素，获取所述合成二值图像。

可选的，基于所述孔隙联通分量，划分相邻的所述孔隙-基质二值图像中的孔隙像素的方法包括：

获取所述孔隙联通分量的交集、交集边缘像素、并集、并集边缘像素；

获取所述并集内的每一个像素与所述交集边缘像素的最短距离，记作第一距离；

获取所述并集内的每一个像素与所述并集边缘像素的最短距离，记作第二距离；

根据所述第一距离和所述第二距离，获取评价指标；

基于所述评价指标，划分相邻的所述孔隙-基质二值图像中的孔隙像素。