基于CT图像分析的天然冰微结构研究
发布时间：2021-04-18 04:25
天然冰在自然界广泛存在,与人类的生产和生活密切相关。天然冰的存在不仅将对水利工程设施（水库、堤坝、沿河建筑物等）的设计施工造成影响,冰情严重时甚至可能引发灾害。研究天然冰的内部微结构,对明确其基本物理性质（力学、热学、光学等）具有重要意义。天然冰是一种多相混合材料,孔隙形态和分布都较为复杂,内部可能含有泥沙、气泡、卤水、结晶盐等各种杂质。传统方法中对天然冰内部微结构的研究多建立在二维平面内（如切片法、显微镜观察等）,对三维空间内的杂质分布和孔隙复杂度描述较为粗糙。本研究采用CT扫描技术结合图像处理技术为天然冰内部微结构的描述提供了可行方法。具体的研究内容包含以下三方面:1、对天然冰试样进行CT扫描试验,获得的CT图像可以反映天然冰内部各种杂质的几何形态和CT值特征。对CT图像进行裁剪、滤波、阈值分割等处理,为构建三维模型提供图像基础。2、结合CT值反演密度的理论基础和CT扫描在其他材料领域的应用,利用质量-体积法对天然冰试样进行密度测量,所得结果与实测CT值进行拟合,得到了天然冰密度与CT值的关系。3、利用天然冰的CT图像,选择合适的三维建模方法对天然冰内部各种杂质及微结构进行三维建模...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 天然冰微结构研究
1.2.2 CT成像在冰研究中的应用
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 天然冰的CT扫描实验与图像处理
2.1 CT成像原理
2.1.1 CT扫描过程
2.1.2 CT成像原理
2.2天然冰的CT扫描实验
2.2.1 天然冰采样地点
2.2.2 天然冰CT扫描实验过程
2.3 CT图像预处理
2.3.1 伪影处理
2.3.2 滤波
2.4 CT图像分析
2.4.1 窗位值选取
2.4.2 CT图像增强显示
2.4.3 CT值和几何参数统计
3 冰内微结构对CT值的影响
3.1 柱状冰的CT图像
3.2 冰内气体的影响
3.2.1 气泡层
3.2.2 带状孔隙
3.2.3 微气泡聚集区
3.3 冰内水体的影响
3.3.1 未冻水
3.3.2 卤水通道
3.4 冰内泥沙的影响
3.5 本章小结
4 天然冰密度与CT值的关系
4.1 利用CT值检测密度的原理
4.2 天然冰密度测量
4.3 冰密度与CT值的关系与分析
4.4 本章小结
5 基于CT图像的冰内微结构三维模型重建
5.1 三维重建原理
5.1.1 三维重建算法分类
5.1.2 MC算法
5.2 冰内微结构的三维模型
5.2.1 CT图像的阈值分割
5.2.2 三维模型的构建
5.3 天然冰孔隙率反演
5.3.1 传统公式计算孔隙率
5.3.2 三维模型计算孔隙率
5.3.3 两种方法的结果对比与误差分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河巴彦淖尔段冰晶体、密度和含泥量调查[J]. 张邀丹,郜国明,邓宇,李志军,李国玉,郭维东. 人民黄河. 2018(11)
[2]亚马尔LNG项目模块化建设经验解析[J]. 郭俊广,许涛,管硕,石峡. 国际石油经济. 2018(02)
[3]2017年夏季北半球大气环流特征及对我国天气气候的影响[J]. 郑志海,王永光. 气象. 2018(01)
[4]静水生长的淡水湖冰微结构的季节变化及其受生长过程的影响[J]. 黄文峰,李志军,韩红卫,贾青. 冰川冻土. 2016(03)
[5]我国北极航道开拓的战略选择初探[J]. 张侠,杨惠根,王洛. 极地研究. 2016(02)
[6]CT图像中射线束硬化伪影的分析[J]. 陆皓,后军民,任静,周鹏,胡仕北,何雅坤,王丹. 中国中西医结合影像学杂志. 2015(06)
[7]芬兰淡水湖冰下溶解氧浓度变化规律的离散小波分析[J]. 李明,李润玲,柏钦玺,李志军. 数学的实践与认识. 2015(07)
[8]Sediment transport in ice-covered channels[J]. Ian KNACK,Hung-tao SHEN. International Journal of Sediment Research. 2015(01)
[9]CT扫描中的数学——拉东（Radon）变换[J]. 石冶郝,余玉峰,程小红. 首都师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]朗伯-比尔定律和光[J]. 薛云伟. 产业与科技论坛. 2013(13)
博士论文
[1]北极航道融冰期海冰物理和力学工程参数研究[D]. 王庆凯.大连理工大学 2019
[2]湖冰微结构及其对热、力学参数影响的研究[D]. 黄文峰.大连理工大学 2013
[3]内蒙古乌梁素海水质动态数值模拟研究[D]. 李兴.内蒙古农业大学 2009
[4]黄河冰凌灾害遥感动态监测模式及冰情信息提取模型研究[D]. 杨中华.中国地质大学（北京） 2006
硕士论文
[1]二值化图像特征及其应用[D]. 吴辰夏.浙江大学 2013
[2]医学图像部分容积效应校正方法研究及其应用[D]. 彭莹莹.南方医科大学 2011
[3]CT图像滤波反投影重建算法的研究[D]. 范慧赟.西北工业大学 2007
[4]三维医学图像的体绘制方法研究与VTK应用[D]. 贾勇强.长春理工大学 2006
[5]基于MODIS数据的黄河冰凌检测研究[D]. 鄢俊洁.武汉大学 2005
本文编号：3144797
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展趋势
1.2.1 天然冰微结构研究
1.2.2 CT成像在冰研究中的应用
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 天然冰的CT扫描实验与图像处理
2.1 CT成像原理
2.1.1 CT扫描过程
2.1.2 CT成像原理
2.2天然冰的CT扫描实验
2.2.1 天然冰采样地点
2.2.2 天然冰CT扫描实验过程
2.3 CT图像预处理
2.3.1 伪影处理
2.3.2 滤波
2.4 CT图像分析
2.4.1 窗位值选取
2.4.2 CT图像增强显示
2.4.3 CT值和几何参数统计
3 冰内微结构对CT值的影响
3.1 柱状冰的CT图像
3.2 冰内气体的影响
3.2.1 气泡层
3.2.2 带状孔隙
3.2.3 微气泡聚集区
3.3 冰内水体的影响
3.3.1 未冻水
3.3.2 卤水通道
3.4 冰内泥沙的影响
3.5 本章小结
4 天然冰密度与CT值的关系
4.1 利用CT值检测密度的原理
4.2 天然冰密度测量
4.3 冰密度与CT值的关系与分析
4.4 本章小结
5 基于CT图像的冰内微结构三维模型重建
5.1 三维重建原理
5.1.1 三维重建算法分类
5.1.2 MC算法
5.2 冰内微结构的三维模型
5.2.1 CT图像的阈值分割
5.2.2 三维模型的构建
5.3 天然冰孔隙率反演
5.3.1 传统公式计算孔隙率
5.3.2 三维模型计算孔隙率
5.3.3 两种方法的结果对比与误差分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]黄河巴彦淖尔段冰晶体、密度和含泥量调查[J]. 张邀丹,郜国明,邓宇,李志军,李国玉,郭维东. 人民黄河. 2018(11)
[2]亚马尔LNG项目模块化建设经验解析[J]. 郭俊广,许涛,管硕,石峡. 国际石油经济. 2018(02)
[3]2017年夏季北半球大气环流特征及对我国天气气候的影响[J]. 郑志海,王永光. 气象. 2018(01)
[4]静水生长的淡水湖冰微结构的季节变化及其受生长过程的影响[J]. 黄文峰,李志军,韩红卫,贾青. 冰川冻土. 2016(03)
[5]我国北极航道开拓的战略选择初探[J]. 张侠,杨惠根,王洛. 极地研究. 2016(02)
[6]CT图像中射线束硬化伪影的分析[J]. 陆皓,后军民,任静,周鹏,胡仕北,何雅坤,王丹. 中国中西医结合影像学杂志. 2015(06)
[7]芬兰淡水湖冰下溶解氧浓度变化规律的离散小波分析[J]. 李明,李润玲,柏钦玺,李志军. 数学的实践与认识. 2015(07)
[8]Sediment transport in ice-covered channels[J]. Ian KNACK,Hung-tao SHEN. International Journal of Sediment Research. 2015(01)
[9]CT扫描中的数学——拉东（Radon）变换[J]. 石冶郝,余玉峰,程小红. 首都师范大学学报(自然科学版). 2013(04)
[10]朗伯-比尔定律和光[J]. 薛云伟. 产业与科技论坛. 2013(13)
博士论文
[1]北极航道融冰期海冰物理和力学工程参数研究[D]. 王庆凯.大连理工大学 2019
[2]湖冰微结构及其对热、力学参数影响的研究[D]. 黄文峰.大连理工大学 2013
[3]内蒙古乌梁素海水质动态数值模拟研究[D]. 李兴.内蒙古农业大学 2009
[4]黄河冰凌灾害遥感动态监测模式及冰情信息提取模型研究[D]. 杨中华.中国地质大学（北京） 2006
硕士论文
[1]二值化图像特征及其应用[D]. 吴辰夏.浙江大学 2013
[2]医学图像部分容积效应校正方法研究及其应用[D]. 彭莹莹.南方医科大学 2011
[3]CT图像滤波反投影重建算法的研究[D]. 范慧赟.西北工业大学 2007
[4]三维医学图像的体绘制方法研究与VTK应用[D]. 贾勇强.长春理工大学 2006
[5]基于MODIS数据的黄河冰凌检测研究[D]. 鄢俊洁.武汉大学 2005
本文编号：3144797
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3144797.html
