[发明专利]一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法

说明书

本发明公开了一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，通过采用光学显微分析和电子显微分析融合的方式，将光学显微镜下难以区分的矿相用电子显微镜加以区分，得到复杂烧结矿的二维矿相完全区分图，再进行三维重建得到复杂烧结矿的三维显微矿相图，并通过设置不透明度和进一步剖切得到复杂烧结矿的各矿相透视图和三维显微剖视图；通过上述方式，本发明能够准确区分复杂烧结矿的每种矿相，较准确地得到任一矿相或气孔的体积占比，并能够表征各矿相在不同截面上的分布特征，直观地观察各矿相和气孔在复杂烧结矿内部的整体结构和结合状态。

技术领域

本发明涉及复杂烧结矿矿相分析领域，特别是涉及一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法。

背景技术

烧结矿是由多种物料混合经高温部分熔融的人造富矿，内部矿相组织结构十分复杂，是高炉炼铁的主要原料之一，其性能，如还原性、低温还原粉化率、转鼓强度、耐磨指数和熔滴性能等，将直接影响高炉生产；而烧结矿性能的好坏又与其内部矿相的种类和含量密切相关。同时，随着我国钢铁企业的快速发展，高品位铁矿石资源短缺的问题日益突出，为了降低生产成本，提升企业竞争力，大量低品位的铁矿石原料被用于烧结矿的生产。基于铁矿石品位的下降可能会导致烧结矿质量下降的原因，为确保烧结矿的质量，对复杂烧结矿显微矿相的表征和分析对于控制工业中批量生产的烧结矿质量具有重要意义。

目前，通常采用单一方式获得的图像对烧结矿矿相进行分析，根据图像对应组织的灰度、形状及与周边组织的结合状态进行区分识别，主要方法有两种：一种是直接通过光学显微镜进行测试分析，借助网格尺，采取人工数点法进行统计，该方法较为简单，但存在工作量大，效率低下、精确度低等问题；另一种是借助图像分析仪或计算机数字图像处理技术等工具对光学显微镜或电子显微镜所得图片进行统计分析，该方法分析效率较高，但对于灰度相近的矿相仍无法准确区分，例如碱性钒钛烧结矿中的钙钛矿与铁酸钙在光学显微镜下无法区分，而磁铁矿和赤铁矿在电子显微镜下无法区分。

同时，当前对于图像分析的研究主要是针对二维图像进行的，而烧结矿是由多种矿物和气孔通过不同类型的界面连接在一起的三维实体，二维平面图形不能充分显示其复杂的三维细节，难以直观、准确地表达烧结矿内部各矿相的分布和变化特征。

发明内容

基于现有技术中单独使用光学显微镜或单独使用电子显微镜获得二维图像对烧结矿矿相进行分析时存在的无法准确区分灰度相近的矿相和不能直观表达烧结矿内部结构等问题，本发明提供一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，通过采用光学显微分析和电子显微分析融合的方式，将光学显微镜下不能区分的矿相用电子显微镜加以区分，得到复杂烧结矿的二维矿相完全区分图，再进行三维重建得到复杂烧结矿的三维显微矿相图，并通过设置不透明度和进一步剖切得到复杂烧结矿的各矿相透视图和三维显微剖视图，从而准确区分复杂烧结矿的每种矿相，较准确地得到任一矿相或气孔的体积占比，并能够表征各矿相在不同截面上的分布特征，直观地观察各矿相和气孔在复杂烧结矿内部的整体结构和结合状态。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于特征融合的复杂烧结矿三维显微矿相的分析方法，包括如下步骤：

(1)在复杂烧结矿样品表面随机选取一个区域，分别采用光学显微镜和电子显微镜对该区域进行拍摄，对所得光学显微图片和电子显微图片采用多尺度滤波和多阈值分割的方法进行处理，分别得到光学显微镜和电子显微镜的矿相不完全分割图，并将其进行配准融合处理得到二维矿相完全分割图；

(2)确定三维重建的固定层间距和抛磨参数，按照步骤(1)的方式得到每层的矿相完全分割图，并进行三维重建得到三维显微矿相图；

(3)对步骤(2)所得的三维显微矿相图进行透视处理和剖切处理，得到复杂烧结矿三维显微矿相透视图和剖视图；

(4)对步骤(2)所得的三维显微矿相图中各矿相的像素点进行统计，得到复杂烧结矿三维矿相或气孔的体积占比。