原油乳狀液液滴直徑測量軟件改進

1、<p>　　原油乳狀液液滴直徑測量軟件改進</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，其在圖象處理上的強大功能，以及數(shù)學(xué)邏輯計算的相關(guān)知識，成功地開發(fā)出了一款原油乳狀液液滴直徑測量軟件。此軟件通過將圖片灰度化，運用數(shù)學(xué)邏輯計算知識，結(jié)合通用圖像處理技術(shù)，對液滴進行最優(yōu)二值化處理，得到一個二值化乳狀液液滴圖，并對處理的圖片進行邊緣檢測，方便觀測液滴的數(shù)目，可以得出液滴的

2、大小及總面積，進而得出液滴的平均直徑。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：乳狀液 液滴直徑 測量軟件 </p><p>　　一、乳狀液直徑測量的意義 </p><p>　　乳狀液廣泛的應(yīng)用于石油生產(chǎn)的各個環(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，實現(xiàn)乳狀液液滴直徑分布的準確測量是非常必要的。 </p><p>　　二、測量軟件程序設(shè)計 </p><p>　　測量軟件結(jié)合上述圖像處理技術(shù)，在Delphi環(huán)境下進行軟件開發(fā)及程序設(shè)計。 </p><p>　　1.測量軟件設(shè)計分析 </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、是在盡量保護圖形具體變化的前提下對工作線譜的噪音完成一定程度的控制，是圖形提前改造時必須具備的步驟，它的改造結(jié)果的優(yōu)劣必定要嚴重降低將要完成的圖形改造與解析的準確性和穩(wěn)定性。 </p><p>　　因為圖形輸出系統(tǒng)、傳送通道及存儲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)很完美的視覺信號的單獨的彩色點或者彩色塊產(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圖形色彩的虛幻黑度值產(chǎn)生效果，在圖形里完成明、黑點影響，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器必須考慮兩個基本的問題能有效地去除目標和背景中的噪聲；與此同時，能夠很好地護圖像目標的形狀、大小及其特定的幾何和拓撲結(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，特別是在實際應(yīng)用的圖像處理系統(tǒng)中，以二值圖像處理所實現(xiàn)構(gòu)成的系統(tǒng)是很多的，若要進行二值圖像的處理與分析，首先需要把灰度圖像二值化，進而得到二值圖像，這樣做的好處是：在對圖像進行處理時，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，各個液滴的灰度并不一致，很難做到明確判斷各個像素點是否屬于液滴，特別是邊緣區(qū)相對比較模糊。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。之后求出每一個像素點的閾值，與設(shè)定的閾值相比較，那么大于此值的像素點就屬于液滴（設(shè)為1），而小于此值的像素點不屬于液滴（設(shè)為0）。將值為1的像素點的R、G、B值

11、都設(shè)置為255（即白色），值為0的像素點的R、G、B值都設(shè)置為0（即黑色），完成以上幾個步驟，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 </b></p><p>　　邊緣檢測是圖像操作和電腦視覺內(nèi)的一項基本問題，邊界檢測的作用在于標出數(shù)字圖像中亮度改變明顯的點。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。邊緣檢測已

12、經(jīng)成為圖像處理和計算機視覺中，尤其是特征提取中的一個研究領(lǐng)域。 </p><p>　　在本次研究中，我們將二值化的乳狀液圖片進行邊緣檢測，更加清晰的看出了乳狀液的液滴個數(shù)，通過此方法，我們可以清楚的看到圖片中乳狀液的個數(shù)。對于邊緣檢測，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，比較容易實現(xiàn)，且能夠以較高的定位精度提取出準確且清晰的邊緣，但k

13、risch算子法的邊緣細節(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的像素點為液滴，而值為0的像素點不屬于液滴，所以求出值為1的像素點總個數(shù)，記做M，

14、便可以得出液滴的總面積： </p><p>　?。簣D片實際面積 ：圖片總像素點數(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量。 </p><p>　　2.測量軟件程序?qū)崿F(xiàn) </p><p>　　本測量軟件是在Delphi環(huán)境下所開

15、發(fā)出來的，其程序設(shè)計利用的也是Delphi中應(yīng)用的Pasic語言。該軟件的實現(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→讀出液滴數(shù)目→輸入圖片實際面積→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確的液

16、滴直徑。但由于時間的倉促，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：在進行乳狀液液滴邊緣檢測后，理論上可以運用一些數(shù)理知識，利用Delphi軟件的智能優(yōu)點，實現(xiàn)自動測量圖片中液滴數(shù)目的功能，這樣，對于一幅內(nèi)容比較豐富的圖片來說，既節(jié)省了我們數(shù)液滴數(shù)目所花費的時間，又大大增加了讀出液滴數(shù)目的準確性。 </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，那么測量出來的直徑將會變得非常精確。相信之后的學(xué)術(shù)研究，會得到滿意的答案。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]劉駿.Delphi數(shù)字圖像處理及高級利用[M]北京：科學(xué)出版社 2003，9 </p><p>　　[2] 張紅巖，李曉平.基于圖像處理測量原油乳狀液直徑測量方法[J]2011.