[发明专利]一种基于形状参数的压裂支撑剂球度测量方法

权利要求书

1.一种基于形状参数的压裂支撑剂球度测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：选取标准压裂支撑剂模板，对标准压裂支撑剂模板中的支撑剂颗粒图像进行处理，提取标准压裂支撑剂模板中所有颗粒图像边缘；

S2：计算S1中提取的每个标准压裂支撑剂模板颗粒图像的最大内切圆半径和最小外接圆半径；

S3：根据S2中提取的标准压裂支撑剂颗粒图像的最大内切圆半径和最小外接圆半径，得到其半径之间的比值以及对应的球度值；

S4：根据S3中得到的标准压裂支撑剂颗粒图像的最大内切圆半径和最小外接圆半径之间的比值以及对应的球度值，构建半径比值和球度值的数据集合；

S5：根据S4中得到的数据集合进行高阶曲线拟合，得到判定压裂支撑剂球度拟合系数最高的关系表达式；

S6：获取待测量压裂支撑剂颗粒图像并进行处理，提取任意一幅经处理的压裂支撑剂颗粒图像的边缘，求取其最大内切圆半径与其最小外接圆半径之间的比值，代入S5得到的关系表达式，求得压裂支撑剂颗粒的球度值。

2.根据权利要求1所述一种基于形状参数的压裂支撑剂球度测量方法，其特征在于：所述S1中标准压裂支撑剂模板为Krumbein-Sloss模板，所述Krumbein-Sloss模板中有20个标准压裂支撑剂模板颗粒。

3.根据权利要求1或2所述一种基于形状参数的压裂支撑剂球度测量方法，其特征在于：所述S4中标准压裂支撑剂颗粒图像的最大内切圆半径和最小外接圆半径之间的比值以及对应的球度值共有20个数据对，同时加上标准圆形和线段的数据对，组成一个22个数据对的集合，在所述S5中对其进行高阶曲线拟合，得到判定系数最高的关系表达式，如下所示：

其中，i是每个标准颗粒的序号；D_i是Krumbein-Sloss模板中20个标准压裂支撑剂颗粒的最大内切圆半径与其最小外接圆半径之间的比值；Q_i是第i个压裂支撑剂颗粒的球度值。

4.根据权利要求1所述一种基于形状参数的压裂支撑剂球度测量方法，其特征在于：所述S1中提取标准压裂支撑剂模板中所有颗粒图像边缘、S6中提取压裂支撑剂颗粒图像的边缘均采用Canny算子边缘检测方法，具体包括如下步骤：

S11：对颗粒图像灰度变换处理后，进行高斯滤波以优化图像的边缘，减少噪声对边缘的影响，使其满足第一准则的数学表达式为：

并满足第二准则的表达式为：

当对f的尺度进行变化时，令f_w(x)＝f(x/w)，得出：

S12：利用一阶导数算子求出各个像素点的梯度值，公式如下：

设定经过平滑后的图像矩阵为I[i,j]，则x和y方向的偏导数的矩阵表达式为：

S13：采用非极大值抑制方法寻找边缘点，包括以下操作：保留梯度方向相邻像素梯度的最大梯度值，并标记为1，1表示可能边缘点，其他标记为0，0为非边缘点，表达式如下：

N[i,j]＝NMS(M[i,j],ξ[i,j]) (7)

其中，公式(7)的零值点就是非边缘点；利用边缘点和非边缘点的对比度寻找真实的边缘点；

S14：采用双阈值检测处理对颗粒图像进行边缘检测，包括以下步骤：首先设置两个阈值T_h和T_l，然后检测经上述S11、S12、S13步骤处理后的图像，将所有大于阈值T_h的点分为一类，将大于阈值T_l保留为另一类；双阈值检测后，得到两个阈值边缘图像矩阵T_h[i,j]和T_l[i,j]；以高阈值检测的矩阵T_h[i,j]为基础，低阈值检测得到的矩阵T_l[i,j]为补充，两个矩阵相互结合来提取比较完整的图像的边缘。