›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (2): 371-376.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征

宫伟力1, 2,安里千1, 2,赵海燕3,毛灵涛1, 2   

  1. 1.中国矿业大学(北京) 煤炭资源与安全开采国家重点试验室,北京 100083; 2.中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083;3.装备指挥学院 士官系,北京 102249
  • 收稿日期:2009-09-07 出版日期:2010-02-10 发布日期:2010-03-24
  • 作者简介:宫伟力,男,1955年生,博士,副教授,主要从事岩石力学、渗流力学等方面的研究。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展规划(973)项目(No. 2005cb221502)。

Multiple scale characterization of CT image for coal rock fractures based on image description

GONG Wei-li1, 2, AN Li-qian1, 2, ZHAO Hai-yan3, MAO Ling-tao1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China; 2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology , Beijing 100083, China; 3. The Academy of Equipment Command and Technology, Beijing 102249, China
  • Received:2009-09-07 Online:2010-02-10 Published:2010-03-24

摘要:

基于煤岩孔隙系统多尺度结构特征对深入认识多尺度流体运移机制的重要性,提出了基于图像描述的煤岩CT图像孔隙结构的多尺度精细描述方法。采用了图像的多策略分割技术提取目标,利用Freeman链码对目标的边界进行表达,研究了由形态学、统计矩、链码、计盒维数构造目标之间的关系、目标占有区域与边界的图像描绘子、以及分形描绘子;综合运用上述方法对煤岩CT图像中的大尺度宏观裂纹目标、小尺度细观裂隙目标进行了识别。结果表明,宏观裂纹可由灰度阈值法实现目标提取;小尺度细观裂隙需采用较复杂的分割策略,如基于索贝尔梯度算子的分水岭变换;进一步应用链码表达、图像描绘子和分形描绘子,实现了煤岩孔隙结构在欧氏空间与分形空间的多尺度精确描述。

关键词: 煤岩, 孔隙结构, CT, 图像描述, 多尺度分析

Abstract:

In consideration of the importance of multi-scale characterization of coal fractures for understanding the mechanisms of multi-scale fluid transportation, we propose a new approach for a detailed-accurate representation of pore structure of coal rock on CT image with multiple scales based on image processing techniques. The multi-scheme segmentations are employed to extract the object of interest. Representation of the relations among the interested objects, establishment of such image descriptors as the regions, the borders, the statistical moments, and fractal characteristics of the objects are systematically investigated. The proposed approach is applied to characterize the macro- and meso- fractures on the CT image of the coal rock samples. The obtained results show that the object segmentation for macro-fractures can be achieved by thresholding segmentation method. For extraction of the meso-fractures, complex segmentation strategies should be adopted, for example, the Sobel gradient operator with watershed transformation in our study. The multi-scale and detailed-accurate descriptions are achieved on pore structure of the coal rock by using chain code representation, image descriptor and fractal descriptor in Euclidean and fractal spaces.

Key words: coal rock, pore structure, computerized tomography, image description, multi-scale analysis

中图分类号: 

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[1] 彭家奕, 张家发, 沈振中, 叶加兵, . 颗粒形状对粗粒土孔隙特征和渗透性的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 592-600.
[2] 宋勇军, 杨慧敏, 张磊涛, 任建喜. 冻结红砂岩单轴损伤破坏CT实时试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 152-160.
[3] 陈栋, 王恩元, 李楠, . 不同煤岩介质模型的波场特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 449-458.
[4] 李玲, 刘金泉, 刘造保, 刘桃根, 王伟, 邵建富, . 砂-黏土混合物高压压实性能试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3502-3514.
[5] 李杰林, 朱龙胤, 周科平, 刘汉文, 曹善鹏, . 冻融作用下砂岩孔隙结构损伤特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3524-3532.
[6] 刘语, 张巍, 梁小龙, 许林, 唐心煜. 南京粉细砂空间孔隙结构表征单元体确定[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2723-2729.
[7] 王士权, 魏明俐, 何星星, 张亭亭, 薛 强, . 基于核磁共振技术的淤泥固化水分转化机制研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1778-1786.
[8] 雷文杰, 李金雨, 云美厚, . 采动微地震波传播与衰减特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1491-1497.
[9] 郎颖娴, 梁正召, 段 东, 曹志林, . 基于CT试验的岩石细观孔隙模型重构与并行模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1204-1212.
[10] 蔡正银, 朱 洵, 黄英豪, 张 晨. 冻融过程对膨胀土裂隙演化特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4555-4563.
[11] 梁维云, 韦昌富, 颜荣涛, 杨德欢. NaCl溶液饱和膨胀土的压缩特性及其微观机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4759-4766.
[12] 李静, 孔祥超, 宋明水, 汪勇, 王昊, 刘旭亮, . 储层岩石微观孔隙结构对岩石力学特性 及裂缝扩展影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4149-4156.
[13] 肖晓春, 樊玉峰, 吴迪, 丁鑫, 王磊, 赵宝友, . 组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4203-4212.
[14] 王本鑫, 金爱兵, 赵怡晴, 王贺, 孙浩, 刘佳伟, 魏余栋, . 基于CT扫描的含非贯通节理3D打印试件 破裂规律试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3920-3927.
[15] 肖晓春, 丁 鑫, 潘一山, 吕祥锋, 吴 迪, 王 磊, 樊玉峰, . 含瓦斯煤岩真三轴多参量试验系统研制及应用[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 451-462.
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[1] 刘小文,常立君,胡小荣. 非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究[J]. , 2009, 30(11): 3302 -3306 .
[2] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[3] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[4] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[5] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[6] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[7] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[8] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[9] 徐维生,柴军瑞,陈兴周,孙旭曙. 岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[J]. , 2009, 30(S1): 53 -57 .
[10] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .