一種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于燒結(jié)礦礦相分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，該方法包括如下步驟：S10、拍攝燒結(jié)礦樣品的指定區(qū)域表面得到數(shù)碼照片集，并將數(shù)碼照片集儲(chǔ)存為電子圖片集；S20、用中值濾波法對(duì)步驟S10得到的電子圖片集中的各數(shù)碼照片進(jìn)行平滑處理；S30、將步驟S20得到的電子圖片集進(jìn)行拼接融合，得到燒結(jié)礦的全景礦相圖；S40、對(duì)步驟S30得到的全景礦相圖進(jìn)行局部圖像的圖像分割，分別統(tǒng)計(jì)局部圖像中不同礦相的像素占比，得到各礦相所占的比例。該方法提供了全面深入的分析燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)的途徑，為尋找成礦機(jī)理和解決辦法，提高和改善燒結(jié)礦產(chǎn)品和質(zhì)量提供依據(jù)。
【專利說明】
一種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于燒結(jié)礦礦相分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯 微結(jié)構(gòu)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前鋼鐵產(chǎn)能過剩，鐵礦石價(jià)格上漲，鋼鐵企業(yè)利潤(rùn)空間變窄，生存壓力越來(lái)越 大，為了拓展生存空間，大部分鋼鐵企業(yè)開始追求最大幅度地降低鐵前成本，經(jīng)濟(jì)地選擇和 使用低價(jià)位、低品位的礦石。分析燒結(jié)礦礦物組成和微觀結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義，有利于 節(jié)約能源，降低經(jīng)濟(jì)成本，減輕對(duì)環(huán)境的污染。
[0003] 國(guó)內(nèi)外研究者普遍使用的燒結(jié)礦礦相鑒定大多是在單張顯微圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行 的，普通的光學(xué)顯微鏡不具備自動(dòng)拼接功能，觀察視野局限，較難全面反映燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu) 信息，手工拼接又是一項(xiàng)繁瑣、依靠經(jīng)驗(yàn)且工作量非常大的事情，而目前市場(chǎng)上具有自動(dòng)拼 接功能的顯微鏡價(jià)格較高。在礦相識(shí)別的過程中，操作者的經(jīng)驗(yàn)和技能水平?jīng)Q定著測(cè)定結(jié) 果的準(zhǔn)確性，主觀性比較強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分 析方法。
[0005] -種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，包括如下步驟：
[0006] S10、拍攝燒結(jié)礦樣品的指定區(qū)域表面得到數(shù)碼照片集，并將數(shù)碼照片集儲(chǔ)存為電 子圖片集；
[0007] S20、用中值濾波法對(duì)步驟S10得到的電子圖片集中的各數(shù)碼照片進(jìn)行平滑處理；
[0008] S30、將步驟S20得到的電子圖片集進(jìn)行拼接融合，得到燒結(jié)礦的全景礦相圖；
[0009] S40、對(duì)步驟S30得到的全景礦相圖進(jìn)行局部圖像的圖像分割，分別統(tǒng)計(jì)局部圖像 中不同礦相的像素占比，得到各礦相所占的比例。
[0010] 具體的，步驟S10中的拍攝過程包括以下步驟：
[0011] S101、選定同一數(shù)碼照相設(shè)備，數(shù)碼照相設(shè)備可選用顯微鏡與攝像頭的組合；
[00?2 ] S102、選定起始拍照區(qū)域進(jìn)行拍攝；
[0013] S103、以起始拍照區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，進(jìn)行X向的多次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍 攝；
[0014] S104、以起始拍照區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，進(jìn)行一次Y向的單向移動(dòng)并拍攝，再進(jìn)行X向的多次 單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝；
[0015] S105、重復(fù)步驟S104,得到燒結(jié)礦樣品的指定區(qū)域表面的數(shù)碼照片集。
[0016] 具體的，X向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片有區(qū)域重疊。
[0017] 進(jìn)一步的，重疊方式為:X向的任意一張?jiān)诤蟮臄?shù)碼照片的左側(cè)均與在前的一張數(shù) 碼照片的右側(cè)有區(qū)域重疊。
[0018] 具體的，Y向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片有區(qū)域重疊。
[0019] 進(jìn)一步的，重疊方式為:Υ向的任意一張?jiān)谙碌臄?shù)碼照片的上端均與在上的一張數(shù) 碼照片的下端有區(qū)域重疊。
[0020] 具體的，步驟S30中的拼接融合方法包括以下步驟：
[0021]通過基于灰度的圖像拼接進(jìn)行X向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的拼接融合；
[0022] 通過基于灰度的圖像拼接進(jìn)行Υ向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的拼接融合；
[0023] 基于指定X向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的重合區(qū)域進(jìn)行拼接；
[0024] 基于指定Υ向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的重合區(qū)域進(jìn)行拼接。
[0025] 以上各步驟之間可根據(jù)需要進(jìn)行組合。
[0026] 燒結(jié)礦顯微圖像在拍攝過在程中，由于噪聲的影響會(huì)造成圖像質(zhì)量退化，利用中 值濾波法濾除各種噪聲，可對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理，改善圖像質(zhì)量。
[0027]具體的，步驟S40中的圖像分割方法包括以下步驟：
[0028]通過基于FCM算法的圖像分割方法進(jìn)行孔隙與礦物之間的圖像分割；
[0029] 基于指定分割區(qū)域進(jìn)行各種礦物之間的圖像分割。
[0030] 以上兩個(gè)步驟之間可根據(jù)需要進(jìn)行組合。
[0031]根據(jù)圖像信息對(duì)得到的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)的全景圖的局部圖像進(jìn)行分割，分割出局 部圖像的孔隙和各礦相，再通過統(tǒng)計(jì)各礦相的像素占比，即各礦相的像素值與局部圖像的 像素值的百分比，即可統(tǒng)計(jì)各礦物所占的比例。
[0032]優(yōu)選的，在步驟S10之前對(duì)燒結(jié)礦樣品進(jìn)行處理，處理步驟包括粗磨、細(xì)磨、拋光和 干燥。
[0033]具體的，所述數(shù)碼照片集中的各數(shù)碼照片均為顯微級(jí)。
[0034]本發(fā)明的有益效果：
[0035]通過本發(fā)明所提供的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，可以得到不同 倍數(shù)顯微圖像的綜合以及多尺度圖像微觀信息的表達(dá)，從而全面的獲得燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)信 息。在此基礎(chǔ)上，提供了全面深入的分析燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)的途徑，為尋找成礦機(jī)理和解決辦 法，提高和改善燒結(jié)礦產(chǎn)品和質(zhì)量提供依據(jù)。
[0036]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法 的有益效果在于：
[0037] 1)能利用顯微鏡，獲得全局礦相；
[0038] 2)通過拼接進(jìn)行全局礦相觀察，能全面觀察燒結(jié)礦微觀結(jié)構(gòu)；
[0039] 3)可以根據(jù)操作需求，通過不同的縮放比獲得所需要的信息程度；
[0040] 4)有助于根據(jù)全局結(jié)構(gòu)，推測(cè)出礦相機(jī)理進(jìn)而提高和改善燒結(jié)礦的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0041] 圖1是實(shí)施例1中的電子圖片集。
[0042]圖2是實(shí)施例1中的全景礦相圖。
[0043]圖3是實(shí)施例1中的局部圖像。
[0044] 圖4是實(shí)施例2中的電子圖片集。
[0045] 圖5是實(shí)施例2中的全景礦相圖。
[0046]圖6是實(shí)施例2中的局部圖像。
[0047]圖7是實(shí)施例3中的電子圖片集。
[0048]圖8是實(shí)施例3中的全景礦相圖。
[0049] 圖9是實(shí)施例3中的局部圖像。
[0050] 圖10是本發(fā)明所提供的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于 限定本發(fā)明的范圍。
[0052] 實(shí)施例1
[0053] 1)制樣，拋光。本實(shí)施例采用的是武鋼燒結(jié)礦，化學(xué)成分如表1所示。將樣品粗磨， 熱鑲嵌制樣，表面拋光，干燥之后放到顯微鏡下觀察。
[0054]表1實(shí)驗(yàn)用含鐵爐料的化學(xué)成分
[0056] 2)圖像采集：用低倍(40 X)的光學(xué)顯微鏡，由攝像頭捕捉圖像信息。固定樣品，選 擇從樣品的左上角開始進(jìn)行第一次拍攝，然后進(jìn)行X向的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn) 行拍攝。之后顯微鏡移動(dòng)到第一次拍攝區(qū)域，進(jìn)行Y向的一次單向移動(dòng)并拍攝，然后進(jìn)行X向 的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝。重復(fù)進(jìn)行Y向的第二次單向移動(dòng)并拍攝，然后進(jìn) 行X向的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝。將所有圖片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，分別得到礦 相所有的9個(gè)單個(gè)圖片，組成了 3X3的圖片集，如圖1所示。
[0057] 3)全景礦相圖像的拼接:將得到的所有圖片進(jìn)行拼接，可對(duì)應(yīng)各單個(gè)圖片的采集 順序，進(jìn)行9個(gè)圖片的拼接。拼接過程中，根據(jù)需要選擇基于灰度的圖像拼接方式或基于指 定重合區(qū)域拼接方式，得到完整的低倍光學(xué)礦相全景圖像，如圖2所示。
[0058] 4)全景礦相圖選取局部圖像，如圖3所示，對(duì)局部圖像進(jìn)行圖像分割，統(tǒng)計(jì)局部圖 像中赤鐵礦的像素占比，得到赤鐵礦所占的比例，結(jié)果如下：
[0060] 該局部區(qū)域中赤鐵礦的含量約為3248555/8887896 = 36.5%。
[0061 ] 實(shí)施例2
[0062] 1)制樣，拋光。本實(shí)施例采用的是武鋼燒結(jié)礦，化學(xué)成分如表2所示。將樣品粗磨， 熱鑲嵌制樣，表面拋光，干燥之后放到顯微鏡下觀察。
[0063]表1實(shí)驗(yàn)用含鐵爐料的化學(xué)成分
[0065] 2)圖像采集：用低倍(40 X)的光學(xué)顯微鏡，由攝像頭捕捉圖像信息。固定樣品，選 擇從樣品的左上角開始進(jìn)行第一次拍攝，然后進(jìn)行X向的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn) 行拍攝。之后顯微鏡移動(dòng)到第一次拍攝區(qū)域，進(jìn)行Y向的一次單向移動(dòng)并拍攝，然后進(jìn)行X向 的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝。重復(fù)進(jìn)行Y向的第二次單向移動(dòng)并拍攝，然后進(jìn) 行X向的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝。將所有圖片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，分別得到礦 相所有的9個(gè)單個(gè)圖片，組成了 3X3的圖片集，如圖4所示。
[0066] 3)全景礦相圖像的拼接:將得到的所有圖片進(jìn)行拼接，可對(duì)應(yīng)各單個(gè)圖片的采集 順序，進(jìn)行9個(gè)圖片的拼接。拼接過程中，根據(jù)需要選擇基于灰度的圖像拼接方式或基于指 定重合區(qū)域拼接方式，得到完整的低倍光學(xué)礦相全景圖像，如圖5所示。
[0067] 4)全景礦相圖選取局部圖像，如圖6所示，對(duì)局部圖像進(jìn)行圖像分割，統(tǒng)計(jì)局部圖 像中玻璃相的像素占比，得到赤鐵礦所占的比例，結(jié)果如下：
[0069] 該局部區(qū)域中赤鐵礦的含量約為3648/300592 = 1.1 %。
[0070] 實(shí)施例3
[0071] 1)制樣，拋光。本實(shí)施例采用的是武鋼燒結(jié)礦，化學(xué)成分如表3所示。將樣品粗磨， 熱鑲嵌制樣，表面拋光，干燥之后放到顯微鏡下觀察。
[0072]表1實(shí)驗(yàn)用含鐵爐料的化學(xué)成分
[0074] 2)圖像采集：用低倍(40 X)的光學(xué)顯微鏡，由攝像頭捕捉圖像信息。固定樣品，選 擇從樣品的左上角開始進(jìn)行第一次拍攝，然后進(jìn)行X向的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn) 行拍攝。之后顯微鏡移動(dòng)到第一次拍攝區(qū)域，進(jìn)行Y向的一次單向移動(dòng)并拍攝，然后進(jìn)行X向 的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝。重復(fù)進(jìn)行Y向的第二次單向移動(dòng)并拍攝，然后進(jìn) 行X向的2次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝。將所有圖片傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上，分別得到礦 相所有的9個(gè)單個(gè)圖片，組成了 3X3的圖片集，如圖7所示。
[0075] 3)全景礦相圖像的拼接:將得到的所有圖片進(jìn)行拼接，可對(duì)應(yīng)各單個(gè)圖片的采集 順序，進(jìn)行9個(gè)圖片的拼接。拼接過程中，根據(jù)需要選擇基于灰度的圖像拼接方式或基于指 定重合區(qū)域拼接方式，得到完整的低倍光學(xué)礦相全景圖像，如圖8所示。
[0076] 4)全景礦相圖選取局部圖像，如圖9所示，對(duì)局部圖像進(jìn)行圖像分割，統(tǒng)計(jì)局部圖 像中赤鐵礦的像素占比，得到赤鐵礦所占的比例，結(jié)果如下：
[0078] 該局部區(qū)域中赤鐵礦的含量約為59890/269664 = 22.2%。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于，包括如下步驟： S10、拍攝燒結(jié)礦樣品的表面得到數(shù)碼照片集，并將數(shù)碼照片集儲(chǔ)存為電子圖片集； S20、用中值濾波法對(duì)步驟S10得到的電子圖片集中的各數(shù)碼照片進(jìn)行平滑處理； S30、將步驟S20得到的電子圖片集進(jìn)行拼接融合，得到燒結(jié)礦的全景礦相圖； S40、對(duì)步驟S30得到的全景礦相圖進(jìn)行局部圖像的圖像分割，分別統(tǒng)計(jì)局部圖像中不 同礦相的像素占比，得到各礦相所占的比例。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于，步 驟S10中的拍攝過程包括以下步驟： 5101、 選定同一數(shù)碼照相設(shè)備； 5102、 選定起始拍照區(qū)域進(jìn)行拍攝； 5103、 以起始拍照區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，進(jìn)行X向的多次單向移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝； 5104、 以起始拍照區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，進(jìn)行一次Y向的單向移動(dòng)并拍攝，再進(jìn)行X向的多次單向 移動(dòng)，并在每次移動(dòng)后進(jìn)行拍攝； 5105、 重復(fù)步驟S104,得到燒結(jié)礦樣品的指定區(qū)域表面的數(shù)碼照片集。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于:X 向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片有區(qū)域重疊。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于，重 疊方式為:X向的任意一張?jiān)诤蟮臄?shù)碼照片的左側(cè)均與在前的一張數(shù)碼照片的右側(cè)有區(qū)域 重疊。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于:Y 向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片有區(qū)域重疊。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于，重 疊方式為:Y向的任意一張?jiān)谙碌臄?shù)碼照片的上端均與在上的一張數(shù)碼照片的下端有區(qū)域 重疊。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于，步 驟S30中的拼接融合方法包括以下步驟： 通過基于灰度的圖像拼接進(jìn)行X向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的拼接融合； 通過基于灰度的圖像拼接進(jìn)行Y向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的拼接融合； 基于指定X向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的重合區(qū)域進(jìn)行拼接； 基于指定Y向任意相鄰的兩張數(shù)碼照片的重合區(qū)域進(jìn)行拼接。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于，步 驟S40中的圖像分割方法包括以下步驟： 通過基于FCM算法的圖像分割方法進(jìn)行孔隙與礦物之間的圖像分割； 基于指定分割區(qū)域進(jìn)行各種礦物之間的圖像分割。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特征在于:在 步驟S10之前對(duì)燒結(jié)礦樣品進(jìn)行處理，處理步驟包括粗磨、細(xì)磨、拋光和干燥。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9任一所述的基于全景礦相圖的燒結(jié)礦顯微結(jié)構(gòu)分析方法，其特 征在于:所述數(shù)碼照片集中的各數(shù)碼照片均為顯微級(jí)。
【文檔編號(hào)】G01N21/84GK106018406SQ201610334360
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】王煒, 歐陽(yáng)澤林, 武風(fēng)樓, 徐潤(rùn)生, 黃小波, 薛正良, 蔡路軍
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué)