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基于灰度CT图像的岩石孔隙分形维数计算

彭瑞东  杨彦从  鞠杨  毛灵涛  杨永明  
【摘要】:研究刻画岩石类材料中的孔隙结构特征对于揭示岩石的各种力学行为具有重要意义,为此将分形理论与数字图像处理技术相结合,针对工业CT扫描得到的岩石切片图像进行了分析,从中提取研究了岩石的孔隙结构特点,讨论了孔隙率和分形维数之间的关系.岩石CT图像中各像元的灰度值是对应岩石微元中各物质衰减系数的综合反映,可以反映出岩石中各种尺度孔隙的影响.结合实验测定的孔隙率,采用逆分析的方法可以确定出分割阈值的大小,从而得到岩石孔隙结构的二值化图像,为进一步研究孔隙拓扑结构提供基础.随着孔隙率的增大,孔隙结构的分形维数也变大.而且在孔隙率相同的情况下,孔隙结构的分形维数也不尽相同.孔隙结构越复杂,其分形维数越大.实验证实,基于灰度CT图像的岩石孔隙分形维数是岩石孔隙率等参数的有效补充,可以更好地表征岩石孔隙结构的分形特征.

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