原油乳狀液液滴直徑測(cè)量軟件改進(jìn)

1、<p>　　原油乳狀液液滴直徑測(cè)量軟件改進(jìn)</p><p>　　摘 要：本文充分利用Delphi帶來的快速開發(fā)軟件的優(yōu)點(diǎn)，其在圖象處理上的強(qiáng)大功能，以及數(shù)學(xué)邏輯計(jì)算的相關(guān)知識(shí)，成功地開發(fā)出了一款原油乳狀液液滴直徑測(cè)量軟件。此軟件通過將圖片灰度化，運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯計(jì)算知識(shí)，結(jié)合通用圖像處理技術(shù)，對(duì)液滴進(jìn)行最優(yōu)二值化處理，得到一個(gè)二值化乳狀液液滴圖，并對(duì)處理的圖片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，方便觀測(cè)液滴的數(shù)目，可以得出液滴的

2、大小及總面積，進(jìn)而得出液滴的平均直徑。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：乳狀液 液滴直徑 測(cè)量軟件 </p><p>　　一、乳狀液直徑測(cè)量的意義 </p><p>　　乳狀液廣泛的應(yīng)用于石油生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。目前，世界上開采以乳狀液形式為主的原油接近總產(chǎn)量的80%。乳狀液性質(zhì)的研究對(duì)于原油開采、集輸、處理都有著重要意義。乳狀液中分散相的液滴粒徑分布規(guī)律，是作為表征油

3、水乳化程度的重要因素，將會(huì)直接決定乳狀液體系的物理特性及流變特性，它是乳狀液物理特性研究的關(guān)鍵因素。因而，實(shí)現(xiàn)乳狀液液滴直徑分布的準(zhǔn)確測(cè)量是非常必要的。 </p><p>　　二、測(cè)量軟件程序設(shè)計(jì) </p><p>　　測(cè)量軟件結(jié)合上述圖像處理技術(shù)，在Delphi環(huán)境下進(jìn)行軟件開發(fā)及程序設(shè)計(jì)。 </p><p>　　1.測(cè)量軟件設(shè)計(jì)分析 </p>&l

4、t;p><b>　　1.1打開圖片 </b></p><p>　　電子顯微鏡所拍攝下來的原油乳狀液圖片如下： </p><p>　　圖1 電子顯微鏡拍攝下的原油乳狀液原圖片 </p><p>　　這是一張462×335的彩色圖片，圖像的起初格式為JPEG，為便于位圖處理，在圖像處理前應(yīng)該將其轉(zhuǎn)換為BMP格式。 </p>

5、;<p><b>　　1.2灰度化 </b></p><p>　　從圖1中可以看出，發(fā)亮的是液滴，而深色的是原油。由于區(qū)分液滴與原油最明顯的一個(gè)特征是圖像的亮度，所以可以根據(jù)上述的YUV顏色空間與RGB空間的關(guān)系，將原圖像灰度化處理。 </p><p>　　根據(jù)YUV的顏色空間，Y分量的物理含義是亮度，它含了灰度圖的所有信息，只用Y分量就完全可以表示出一

6、幅灰度圖來。YUV與RGB之間有如下的對(duì)應(yīng)關(guān)系： </p><p>　　利用上式，可以求出： </p><p>　　根據(jù)R、G、B值求出Y的值后，將R、G、B值都賦值為Y，就可以表示出灰度圖來，這便是24位真彩色圖轉(zhuǎn)為灰度圖的原理。 </p><p><b>　　1.3濾波還原 </b></p><p>　　圖像濾波，就

7、是在盡量保護(hù)圖形具體變化的前提下對(duì)工作線譜的噪音完成一定程度的控制，是圖形提前改造時(shí)必須具備的步驟，它的改造結(jié)果的優(yōu)劣必定要嚴(yán)重降低將要完成的圖形改造與解析的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。 </p><p>　　因?yàn)閳D形輸出系統(tǒng)、傳送通道及存儲(chǔ)儀器等科技水平的限制，數(shù)據(jù)圖形在它的產(chǎn)生、傳送儲(chǔ)存流程里必定將承受大量的噪音的影響。此種方式產(chǎn)生的噪音在圖形里往往作為某類引發(fā)很完美的視覺信號(hào)的單獨(dú)的彩色點(diǎn)或者彩色塊產(chǎn)生。噪音代表大小不

8、同的數(shù)值，此類數(shù)值經(jīng)過做和或是做差且對(duì)圖形色彩的虛幻黑度值產(chǎn)生效果，在圖形里完成明、黑點(diǎn)影響，很大程度減少了圖形的品質(zhì)，而且干擾圖形還原、解體等最后步驟的完成。如果組建出能夠很大程度減少噪音的機(jī)器必須考慮兩個(gè)基本的問題能有效地去除目標(biāo)和背景中的噪聲；與此同時(shí)，能夠很好地護(hù)圖像目標(biāo)的形狀、大小及其特定的幾何和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征。 </p><p><b>　　1.4二值化處理 </b></p&

9、gt;<p>　　在原油乳狀液圖像處理中，二值圖像具有非常重要的地位，特別是在實(shí)際應(yīng)用的圖像處理系統(tǒng)中，以二值圖像處理所實(shí)現(xiàn)構(gòu)成的系統(tǒng)是很多的，若要進(jìn)行二值圖像的處理與分析，首先需要把灰度圖像二值化，進(jìn)而得到二值圖像，這樣做的好處是：在對(duì)圖像進(jìn)行處理時(shí)，其圖像幾何性質(zhì)只與0和1的位置有關(guān)，不再涉及到像素點(diǎn)的灰度值，使處理變得十分簡單，而且數(shù)據(jù)壓縮量變得很大。 </p><p>　　從灰度圖像中可以看

10、出，各個(gè)液滴的灰度并不一致，很難做到明確判斷各個(gè)像素點(diǎn)是否屬于液滴，特別是邊緣區(qū)相對(duì)比較模糊。而本研究中利用數(shù)學(xué)算法很好的解決了這個(gè)問題。在程序中，主要體現(xiàn)了四種數(shù)學(xué)算法，分別為雙峰法、迭代法、大律法、灰度拉伸法。通過使用數(shù)學(xué)算法，可以算出一幅圖片中的理想灰度分割值，稱之為閾值。之后求出每一個(gè)像素點(diǎn)的閾值，與設(shè)定的閾值相比較，那么大于此值的像素點(diǎn)就屬于液滴（設(shè)為1），而小于此值的像素點(diǎn)不屬于液滴（設(shè)為0）。將值為1的像素點(diǎn)的R、G、B值

11、都設(shè)置為255（即白色），值為0的像素點(diǎn)的R、G、B值都設(shè)置為0（即黑色），完成以上幾個(gè)步驟，便得到了一幅二值化處理的原油乳狀液圖片。 </p><p><b>　　1.5邊緣檢測(cè) </b></p><p>　　邊緣檢測(cè)是圖像操作和電腦視覺內(nèi)的一項(xiàng)基本問題，邊界檢測(cè)的作用在于標(biāo)出數(shù)字圖像中亮度改變明顯的點(diǎn)。圖像的屬性中顯著變化通常反映了屬性的重要事件和變化。邊緣檢測(cè)已

12、經(jīng)成為圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺中，尤其是特征提取中的一個(gè)研究領(lǐng)域。 </p><p>　　在本次研究中，我們將二值化的乳狀液圖片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，更加清晰的看出了乳狀液的液滴個(gè)數(shù)，通過此方法，我們可以清楚的看到圖片中乳狀液的個(gè)數(shù)。對(duì)于邊緣檢測(cè)，本次研究了krisch算子法和marr算子法。利用這倆種算法，便得到了一下圖片。通過經(jīng)典的微分算子原理和模板較簡單，比較容易實(shí)現(xiàn)，且能夠以較高的定位精度提取出準(zhǔn)確且清晰的邊緣，但k

13、risch算子法的邊緣細(xì)節(jié)不夠完善，連續(xù)性比較差，而marr算子法所處理的邊緣十分清晰。 </p><p>　　1.6液滴數(shù)目與總面積 </p><p>　　經(jīng)過邊緣檢測(cè)處理，可以更清晰的觀察到液滴的數(shù)目，那么，我們將液滴的數(shù)目數(shù)出，并記做N。 </p><p>　　由于在圖片中值為1的像素點(diǎn)為液滴，而值為0的像素點(diǎn)不屬于液滴，所以求出值為1的像素點(diǎn)總個(gè)數(shù)，記做M，

14、便可以得出液滴的總面積： </p><p>　?。簣D片實(shí)際面積 ：圖片總像素點(diǎn)數(shù) </p><p><b>　　液滴直徑d： </b></p><p>　　根據(jù)上述公式完成乳狀液液滴直徑的測(cè)量。 </p><p>　　2.測(cè)量軟件程序?qū)崿F(xiàn) </p><p>　　本測(cè)量軟件是在Delphi環(huán)境下所開

15、發(fā)出來的，其程序設(shè)計(jì)利用的也是Delphi中應(yīng)用的Pasic語言。該軟件的實(shí)現(xiàn)步驟如下： </p><p>　　打開圖片→濾波還原→灰度化→大律法二值化→marr算子邊緣檢測(cè)→讀出液滴數(shù)目→輸入圖片實(shí)際面積→輸入所讀出的液滴數(shù)目→液滴平均直徑。 </p><p><b>　　三、建議 </b></p><p>　　該軟件基本可以得到較為準(zhǔn)確的液

16、滴直徑。但由于時(shí)間的倉促，能力有限，該軟件存在一定功能的缺陷，還有待完善。其缺陷表現(xiàn)在：在進(jìn)行乳狀液液滴邊緣檢測(cè)后，理論上可以運(yùn)用一些數(shù)理知識(shí)，利用Delphi軟件的智能優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量圖片中液滴數(shù)目的功能，這樣，對(duì)于一幅內(nèi)容比較豐富的圖片來說，既節(jié)省了我們數(shù)液滴數(shù)目所花費(fèi)的時(shí)間，又大大增加了讀出液滴數(shù)目的準(zhǔn)確性。 </p><p>　　如果能夠找到一種更適用于乳狀液圖像的處理方法，將圖像中存在的不規(guī)則液滴全部

17、轉(zhuǎn)化為規(guī)則的圓，那么測(cè)量出來的直徑將會(huì)變得非常精確。相信之后的學(xué)術(shù)研究，會(huì)得到滿意的答案。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]劉駿.Delphi數(shù)字圖像處理及高級(jí)利用[M]北京：科學(xué)出版社 2003，9 </p><p>　　[2] 張紅巖，李曉平.基于圖像處理測(cè)量原油乳狀液直徑測(cè)量方法[J]2011.