一種礦物顆粒分相的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦物顆粒分相的方法，包括：查找出礦物顆粒圖像中的平緩區(qū)域和亮點區(qū)域，獲得所述礦物顆粒圖像中的平緩區(qū)域及亮點區(qū)域的標(biāo)記；其中，所述平緩區(qū)域是指圖像中區(qū)域內(nèi)的像素點的灰度變化小于預(yù)定的值，所述亮點區(qū)域是指圖像中灰度值達(dá)到預(yù)定灰度值要求的區(qū)域；根據(jù)獲得的所述平緩區(qū)域及亮點區(qū)域的標(biāo)記對礦物顆粒圖像進(jìn)行分相處理。從而可以有效避免現(xiàn)有技術(shù)中的分水嶺分割算法存在的過度分割的問題。同時，還可以降低礦物相分割過程的復(fù)雜程度，從而可以準(zhǔn)確有效的完成礦石顆粒的礦物相分割，提高礦物相分割的運算效率，進(jìn)而提高工藝礦物學(xué)自動測量過程的處理效率。
【專利說明】一種礦物顆粒分相的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工藝礦物學(xué)自動測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種礦物顆粒分相的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在目前的工藝礦物學(xué)自動測量系統(tǒng)中，測量礦石樣本的工藝礦物學(xué)參數(shù)的方式包 括：首先，利用掃描電子顯微鏡采集由礦石樣本磨碎后制成的礦石光片的背散射電子圖像； 之后，對背散射電子圖像進(jìn)行圖像處理，計算出每一個礦石顆粒及礦物相的邊長、面積等參 數(shù)，并指導(dǎo)能譜儀打點確認(rèn)礦物名稱。
[0003] 具體地，當(dāng)電子掃描電鏡（即掃描電子顯微鏡）發(fā)射電子束至礦石光片進(jìn)行掃描 的過程中，待檢測樣品（即礦石光片）會反射一部分的電子、特征X射線等。其中：
[0004] (1)特征X射線光子由能級躍遷產(chǎn)生，其能量與產(chǎn)生該光子的原子結(jié)構(gòu)直接相關(guān)， 各光子間能量差異大，故能更精確地反映掃描點處礦物的元素組成及含量。
[0005] (2)被反射的電子被掃描電子顯微鏡的工作鏡腔里的背散射電子探頭接收后，根 據(jù)不同的原子核反射的電子的計數(shù)率，在檢測器上形成圖像。計數(shù)率反映礦物的平均原子 序數(shù)，平均原子序數(shù)越高，計數(shù)率越大，反映在圖像上灰度值越高。
[0006] 通過上述處理過程可以對礦石顆粒中的礦物成分及不同礦物成分間的共生關(guān)系 進(jìn)行統(tǒng)計分析，以對磨礦過程的當(dāng)前工況進(jìn)行整體評估，從而指導(dǎo)工藝流程的調(diào)整。在工藝 礦物學(xué)自動測量的過程中，還可以通過礦物相分割確定不同的礦物相區(qū)域從而尋找打點位 置，可以對礦物樣品的打點實現(xiàn)自動化布點，減少打點密度，提高作業(yè)效率。
[0007] 綜上，目前對于工藝礦物學(xué)測量系統(tǒng)，圖像處理部分起著至關(guān)重要的作用，可以說 所有工藝礦物學(xué)參數(shù)的計算都依賴于圖像處理的結(jié)果。并且在自動測量過程中，較大部分 的耗時都在圖像處理部分。因此，提高圖像處理結(jié)果的準(zhǔn)確性和快速性是工藝礦物學(xué)測量 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
[0008] 目前，QEMSCAN(QuantitativeEvaluationofMineralsbyScanning ElectronicMicroscopy,掃描電鏡礦物定量評價）技術(shù)采用的圖像處理方式中，僅利用光 片中作為背景的環(huán)氧樹脂的灰度接近〇(其與礦石顆粒的灰度差較大）將背散射電子圖像 中的礦石顆粒從背景中提取出來，但處理過程中并未進(jìn)行分相處理，從而導(dǎo)致其利用X射 線鑒定礦物時布點復(fù)雜。
[0009] 為此，在現(xiàn)有的礦物圖像處理過程中較多地采用了礦物分相的處理方式。目前通 常采用的一種礦物相的分割技術(shù)為分水嶺分割算法，另一種為自動礦物分析儀（Mineral LiberationAnalyser，MLA)中采用的基于多參數(shù)的礦物相分割手段。下面將對兩種礦物 相分割處理方式分別進(jìn)行描述。
[0010] (一）分水嶺分割算法
[0011] 分水嶺分割算法是一種基于拓?fù)淅碚摰姆指罘椒?，將圖像看作拓?fù)涞孛布慈S的 地形圖，圖像上每一個像素的灰度值對應(yīng)地形圖上的海拔高度，區(qū)域生長的過程可以看成 是從地形圖上各個區(qū)域的海拔極小值處開始灌水，灌水的區(qū)域稱為集水盆，如圖1所示，當(dāng) 兩兩集水盆匯合時，形成分水嶺。在圖像上即從各區(qū)域的極小值點開始區(qū)域生長，到兩個區(qū) 域相接時形成分水嶺。
[0012] 分水嶺分割算法是一個迭代標(biāo)注的計算過程。一般用像素的梯度值為標(biāo)準(zhǔn)對待分 割的灰度圖像進(jìn)行區(qū)域劃分，梯度越小，灰度變化越小，代表地形圖上越平坦。從各區(qū)域中 的梯度極小值開始，集水盆慢慢擴(kuò)大，當(dāng)兩兩集水盆交匯時的邊界其梯度在區(qū)域內(nèi)最大即 灰度變化最大，形成分水嶺，完成圖像分割?；谔荻鹊姆炙畮X算法是將兩兩區(qū)域間的梯度 最大值對應(yīng)的像素點作為分割邊界進(jìn)行圖像分割的。
[0013] 分水嶺算法的優(yōu)勢在于其獲取的邊界一定是連續(xù)且封閉的。對于灰度圖像中的噪 聲及物體表面的細(xì)微變化引起的灰度變化都有可能形成分水嶺，這種特征對微弱的邊緣會 具有良好的效果，但是，分水嶺分割算法存在以下缺點：
[0014] 在自動完成礦物相分割的過程中，初始區(qū)域的自動標(biāo)記是需要解決的關(guān)鍵問題， 因為初始區(qū)域的選取嚴(yán)重影響分水嶺算法的效果。
[0015] 將灰度圖像中的局部梯度極小值點作為分水嶺算法的初始標(biāo)記，如圖2所示，這 可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的過分割，圖2中的黑色線條即為過分割形成的分割線。
[0016](二）自動礦物分析儀分割法
[0017] 自動礦物分析儀（MineralLiberationAnalyser,MLA)礦物自動分析系統(tǒng)用于 對礦物、材料樣品進(jìn)行礦物成份自動定量分析。MLA礦物自動分析系統(tǒng)的礦物分析利用掃 描電鏡，X_Ray(X射線）能譜分析儀進(jìn)行，其包含9個可運行軟件：MLASystemManager(系 統(tǒng)管理軟件）、MLAMonitor、MLAMeasurement(測量軟件）、XSTD_NEW(標(biāo)準(zhǔn)管理軟件）、 ParticleX(礦物分類軟件圖形處理）、ProcessTool(圖形處理軟件）、MineralDbMaker(數(shù) 據(jù)庫模板軟件）、MLADataview(數(shù)據(jù)顯不軟件）、MLAImageView。其中，MLAMeasurement及 ProcessTool中均包含圖像處理功能。處理的目的是將如圖3所示的每一巾貞原始光片灰度 圖中的礦石顆粒提取出來，并根據(jù)灰度對每個顆粒進(jìn)行分相，每個相代表一個灰度區(qū)域，每 個灰度區(qū)域代表一種礦物。其圖像分割的參數(shù)及軟件給出的默認(rèn)參數(shù)值如表1所示，其中， Shadow(陰影）類參數(shù)存在高低兩種默認(rèn)設(shè)置，在表中以斜線分割。
[0018] 表 1
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種礦物顆粒分相的方法，其特征在于，包括： 查找出礦物顆粒圖像中的平緩區(qū)域和亮點區(qū)域，獲得所述礦物顆粒圖像中的平緩區(qū)域 及亮點區(qū)域的標(biāo)記；其中，所述平緩區(qū)域是指圖像中區(qū)域內(nèi)的像素點的灰度變化小于預(yù)定 的值，所述亮點區(qū)域是指圖像中灰度值達(dá)到預(yù)定灰度值要求的區(qū)域； 根據(jù)獲得的所述平緩區(qū)域及亮點區(qū)域的標(biāo)記對礦物顆粒圖像進(jìn)行分相處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述平緩區(qū)域包括：礦物平緩區(qū)域和大孔 洞區(qū)域，所述礦物平緩區(qū)域是指礦物顆粒圖像中某礦物所處于的平緩區(qū)域，所述大孔洞區(qū) 域是指礦物顆粒圖像中大于預(yù)定面積的孔洞所處于的平緩區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述平緩區(qū)域的查找過程包括：根據(jù)各個區(qū)域在圖像灰度直方圖上的分布特征，選取 預(yù)定的主峰區(qū)間作為平緩區(qū)域的灰度分布區(qū)間； 獲得所述平緩區(qū)域的標(biāo)記的方式包括：根據(jù)不同平緩區(qū)域所處的灰度區(qū)間的不同對所 平緩區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，作為平緩區(qū)域區(qū)域生長的初始區(qū)域標(biāo)記；其中，所述灰度區(qū)間為所述選 取的預(yù)定的主峰區(qū)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 所述亮點區(qū)域的查找過程包括：從所述平緩區(qū)域的標(biāo)記處開始，以區(qū)域生長的方式縮 小亮點區(qū)域的范圍，確定符合預(yù)定灰度值要求的亮點區(qū)域的范圍； 所述亮點區(qū)域的標(biāo)記方式包括：從所述亮點區(qū)域中選擇灰度值最大的像素點作為該區(qū) 域的代表點，為所述代表點賦予對應(yīng)的代表點標(biāo)號作為該亮點區(qū)域的標(biāo)記。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述平緩區(qū)域及亮點區(qū)域 的標(biāo)記對礦物顆粒圖像進(jìn)行分相處理的步驟包括： 根據(jù)所述礦物顆粒中的平緩區(qū)域及亮點區(qū)域的標(biāo)記，采用分水嶺分割算法對礦物顆粒 的圖像進(jìn)行礦物相分割；在分割的過程中，若兩個礦物相區(qū)域僅由帶狀區(qū)域隔開，則將所述 帶狀區(qū)域并入其中一個礦物相區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將所述帶狀區(qū)域并入其中一個礦物相區(qū) 域的步驟包括： 遍歷平緩區(qū)域中的各像素點，若當(dāng)前像素點的像素標(biāo)號小于其八鄰域中的最大標(biāo)號， 則去除該像素點，否則，保留該像素點；其中，在之前對像素點標(biāo)號的過程中，所述亮點區(qū)域 的像素點的像素標(biāo)號最大； 在遍歷平緩區(qū)域中的各像素點并去除所述帶狀區(qū)域后，重新進(jìn)行一次基于平緩區(qū)域的 標(biāo)記的區(qū)域生長操作，以將去除的帶狀區(qū)域重新標(biāo)記并入相鄰礦物相區(qū)域。
【文檔編號】G06T7/60GK104318564SQ201410575703
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】周俊武, 李鵬程, 徐寧, 趙建軍, 賈木欣, 王竹萌, 應(yīng)平 申請人:北京礦冶研究總院