煤岩的有限元模型生成方法、装置及电子设备与流程

1.本公开涉及有限元模型技术领域，尤其涉及一种煤岩的有限元模型生成方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.煤岩的材料和几何特征具有非均质性，然而目前数值计算通常假设煤岩整体均质或基于统计分布按矿物比例随机生成细观结构，真实煤岩的矿物组成、含量及空间分布特征的非均质性难以准确反映，使得“模型给不准”问题成为制约岩石力学数值计算进一步发展的技术瓶颈，随着扫描观测手段的不断升级与计算机运算能力的显著提高，基于ct扫描设备等的数字图像处理技术，可以实现对岩石内部空间结构形貌特征的无损透视及三维重构，为煤岩的细观结构损伤、力学破坏行为等提供有力的技术支持，将煤岩的ct扫描图像数字化，生成可用于数值计算使用的二维与三维有限元模型，在此基础上开展煤岩力学行为及断裂特性的数值计算研究，可以更好的与实验研究结果进行对比，为构建煤岩细观非均质定量表征体系提供有力支撑。
3.相关技术中，基于煤岩ct扫描图像的有限元模型不能对真实煤岩的尺寸信息和矿物组成成分信息进行准确表征，从而导致煤岩的有限元模型的生成效果不佳，影响后续计算准确性与可靠性。


技术实现要素：

本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本公开的目的在于提出一种煤岩的有限元模型生成方法、装置、电子设备及存储介质，使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
5.本公开第一方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法，包括：获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，再将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分，以及根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
6.本公开第一方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法，通过获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，再将第一像素点对应的
矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分，以及根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，从而使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
7.本公开第二方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成装置，包括：获取模块，用于获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息；第一确定模块，用于根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度；第一生成模块，用于根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点；第二确定模块，用于将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分；第二生成模块，用于根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
8.本公开第二方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成装置，通过获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，再将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分，以及根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，从而使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
9.本公开第三方面实施例提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现如本公开第一方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法。
10.本公开第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法。
11.本公开第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本公开第一方面实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法。
12.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
13.本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本公开一实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法的流程示意图；
图2是本公开一实施例提出的初始煤岩投影示意图；图3a是本公开一实施例提出的花岗岩对应的ct图像示意图；图3b是本公开一实施例提出的煤对应的ct图像示意图；图4是本公开另一实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法的流程示意图；图5是本公开一实施例提出的伪彩图的示意图；图6a是本公开一实施例提出的合并前第二体素点对应的切面显示示意图；图6b是本公开一实施例提出的合并后第二体素点对应的切面显示示意图；图7是本公开另一实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法的流程示意图；图8是本公开一实施例提出的煤岩的有限元模型生成装置的结构示意图；图9示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。
具体实施方式
14.下面详细描述本公开的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
15.图1是本公开一实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法的流程示意图。
16.其中，需要说明的是，本实施例的煤岩的有限元模型生成方法的执行主体为煤岩的有限元模型生成装置，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该装置可以配置在电子设备中，电子设备可以包括但不限于终端、服务器端等。
17.如图1所示，该煤岩的有限元模型生成方法，包括：s101：获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息。
18.本公开实施例中，初始煤岩可以例如是煤岩的实验研究中涉及到的岩石样品，例如，标准圆柱样品（直径50mm，高度50mm）和圆盘样品（直径50mm，高度25mm），对此不做限制。
19.本公开实施例中，参见图2，图2是本公开一实施例提出的初始煤岩投影示意图，即可以是将煤岩放置在高分辨率的计算机体层摄影（computed tomography，ct）系统的样品台上，运用不同角度的x射线对煤岩穿透力差异产生多张投影图像，获得与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列。
20.本公开实施例中，参见图3a，3b，图3a是本公开一实施例提出的花岗岩对应的ct图像示意图，图3b是本公开一实施例提出的煤对应的ct图像示意图，由于初始煤岩中不同的组分对x射线的吸收能力不同，所以表现在ct图像中各组分的亮度不同，可以通过这一原理将初始煤岩的不同组分区分开。
21.本公开实施例中，ct图像序列可以是依据初始煤岩的分布情况顺序分布的多张ct图像，该ct图像可以是灰度图像，对此不做限制。
22.其中，煤岩尺寸信息可以例如是初始煤岩的高和直径，图像尺寸信息可以例如是ct图像中煤岩部分的边长，对此不做限制。
23.s102：根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度。
24.本公开实施例中，每张ct图像可以包括多个第一像素点，该第一像素点的尺寸信息即可以被称为初始尺寸信息，每张ct图像对应的局部初始煤岩的厚度，即可以被称为初始厚度。
25.本公开实施例中，根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，可以例如是确定图像尺寸信息是ct图像的边长为55.5mm，并确定ct图像的像素值大小（15921592），而后，可以确定每个第一像素点的尺寸信息是0.0349mm0.0349mm（55.5mm/1592=0.0349mm），还可以是确定初始煤岩的煤岩高度，再将煤岩高度除以ct图像序列中ct图像的张数，即可以得到每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度。
26.s103：根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点。
27.本公开实施例在根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度之后，可以根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，该第一体素点即是一个以第一像素点的初始尺寸信息（长和宽），以第一像素点所在的ct图像的初始厚度为高的三维长方体。
28.s104：将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息。
29.其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分，该矿物成分可以例如为，大理石，花岗岩，对此不做限制。
30.本公开实施例中，在根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点之后，可以是将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息。
31.也即是说，本公开实施例中，可以是根据第一像素点所描述的局部初始煤岩的呈现形态，确定第一像素点对应的局部初始煤岩的矿物成分信息，并将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息。
32.s105：根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
33.本公开实施例在将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，可以是根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
34.一些实施例中，根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，可以是获取与初始煤岩对应的初始有限元模型，再基于多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，对初始有限元模型进行相应调整，并将调整后的初始有限元模型作为目标有限元模型。
35.或者，根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，还可以是将多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，根据有限元网格模型文件的编写格式写入文本文件中，形成有限元网格模型文件，再将包含有网格信息的有限元网格模型文件导入cae有限元数值计算软件中，以生成目标有限元模型，对此不做限制。
36.本公开实施例中，通过获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，再将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分，以及根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，从而使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
37.图4是本公开另一实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法的流程示意图。
38.如图4所示，该煤岩的有限元模型生成方法，包括：s401：获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息。
39.s402：根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度。
40.s401
‑ꢀ
s402的描述说明具体可以参见上述实施例，在此不再赘述。
41.s403：确定ct图像中第一像素点的初始灰度值。
42.其中，ct图像中第一像素点的灰度值，即可以被称为初始灰度值。
43.本公开实施例中，可以是确定每张ct图像中每个第一像素点的初始灰度值，而后，可以基于ct图像中第一像素点的初始灰度值，触发执行后续的煤岩的有限元模型生成方法，具体可以参见后续实施例，在此不再赘述。
44.s404：根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合。
45.本公开实施例中，可以是根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以确定与每种矿物成分信息对应的像素点集合。
46.一些实施例中，根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合，可以是确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息，并确定相同矿物成分信息的多个第一像素点，并将相同矿物成分信息的多个第一像素点确定为与矿物成分信息对应的像素点集合。
47.可选地，一些实施例中，根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合，可以是确定矿物成分信息描述的矿物成分的种类数量，并根据矿物成分信息，确定种类数量个灰度值区间，再根据灰度值区间和ct图像中第一像素点的初始灰度值，对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合。
48.其中，初始煤岩中矿物成分信息所描述的矿物成分种类的数量，即可以被称为种类数量。
49.其中，灰度值区间可以是预设的灰度值范围。
50.本公开实施例中，可以是确定矿物成分信息描述的矿物成分的种类数量，并根据矿物成分信息在ct图像中所呈现的相应图像的灰度值范围，确定种类数量个灰度值区间，
再根据灰度值区间和ct图像中第一像素点的初始灰度值，对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合。
51.举例而言，可以将初始煤岩（花岗岩）的矿物成分信息根据其ct扫描图像的灰度值分为三种，每种矿物成分信息对应的灰度值范围分别为长石（0~67）、石英（68~105）和石英（106~255），从而可以将与每种矿物成分信息对应的灰度值范围确定为相应的灰度值区间，而后，可以将初始灰度值落入相应灰度值区间的多个第一像素点确定为一个像素点集合，对此不做限制。
52.s405：确定与矿物成分信息对应的预设灰度值。
53.本公开实施例中，在根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合之后，可以确定与每种矿物成分信息对应的预设灰度值。
54.举例而言，可以是确定与长石（0~67）对应的预设灰度值为30，与石英（68~105）对应的预设灰度值为80，与长石（68~255）对应的预设灰度值为150。
55.可以是例如将灰度值在大于等于0，小于等于67的长石矿物，灰度值都统一设定为30；将灰度值大于67，小于等于105的石英矿物，灰度值都统一设定为80；将灰度值大于67，小于等于255的长石，灰度值统一设定为150。
56.s406：将与矿物成分信息对应的像素点集合中的每个第一像素点的初始灰度值调整为对应的预设灰度值，以得到伪彩图像。
57.本公开实施例在确定与矿物成分信息对应的预设灰度值之后，可以是将与矿物成分信息对应的像素点集合中的每个第一像素点的初始灰度值调整为对应的预设灰度值，以得到伪彩图像。
58.举例而言，可以是将灰度值在大于等于0，小于等于67的长石矿物，灰度值都统一调整为预设灰度值30，将灰度值大于67，小于等于105的石英矿物，灰度值都统一调整为预设灰度值80，将灰度值大于67，小于等于255的云母，灰度值都统一调整为预设灰度值150，从而得到如图5所示的伪彩图（如图5所示，图5是本公开一实施例提出的伪彩图的示意图）。
59.s407：根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点。
60.s408：将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分。
61.s407
‑ꢀ
s408的描述说明具体可以参见上述实施例s409：根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
62.可选地，一些实施例中，根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，可以是获取体素点合并数量，并确定与伪彩图中的每个第二像素点分别对应的第一体素点，再根据第二像素点对应的预设灰度值，对相应的第一体素点进行处理，以得到第二体素点，以及对体素点合并数量个第二体素点进行合并，并将合并后的体素点合并数量个第二体素点对应的灰度值，均调整为合并后的第二体素点中预设位置的第二体素点对应的预设灰度值，以得到多个第三体素点，再根据多个第三体素点，生成目标有限元模型。
63.本公开实施例中，第二体素点和第一体素点具有相同的初始尺寸信息和初始厚
度。
64.举例而言，参见图6a，图6b，图6a是本公开一实施例提出的合并前第二体素点对应的切面显示示意图，图6b是本公开一实施例提出的合并后第二体素点对应的切面显示示意图，即可以例如是对体素点合并数量（3）个第二体素点进行合并，即如图6a所示的切面图所示，可以是先沿x与y方向每3个网格合并为一个网格，再沿z方向每3个网格合并为一个网格，从而可以得到如图6b所示的合并后第二体素点对应的切面显示示意图。
65.本公开实施例在对体素点合并数量（3）个第二体素点进行合并之后，可以是合并后的多个第二体素点对应的灰度值，均调整为中心点位置的第二体素点对应的预设灰度值，以得到多个第三体素点。
66.可选地，一些实施例中，根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，可以是根据体素点合并数量和第二体素点的初始尺寸信息和初始厚度，确定第三体素点的目标尺寸信息和目标厚度，并根据多个第三体素点，以及与每个第三体素点的目标尺寸信息和目标厚度，生成目标有限元模型。
67.本公开实施例中，通过获取体素点合并数量，并确定与伪彩图中的每个第二像素点分别对应的第一体素点，再根据第二像素点对应的预设灰度值，对相应的第一体素点进行处理，以得到第二体素点，以及对体素点合并数量个第二体素点进行合并，并将合并后的体素点合并数量个第二体素点对应的灰度值，均调整为合并后的第二体素点中预设位置的第二体素点对应的预设灰度值，以得到多个第三体素点，再根据多个第三体素点，生成目标有限元模型，可以通过对体素点进行合并的方式，减少体素点的数量，从而能够有效地提升目标有限元模型的生成效率。
68.本公开实施例中，通过获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再确定ct图像中第一像素点的初始灰度值，并根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合，再确定与矿物成分信息对应的预设灰度值，并将与矿物成分信息对应的像素点集合中的每个第一像素点的初始灰度值调整为对应的预设灰度值，以得到伪彩图像，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，并将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，再根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，从而使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
69.图7是本公开另一实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法的流程示意图。
70.如图7所示，该煤岩的有限元模型生成方法，包括：s701：获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息。
71.s702：根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度。
72.s701
‑ꢀ
s702的描述说明具体可以参见上述实施例，在此不再赘述。
73.s703：根据ct图像，确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息。
74.本公开实施例在根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息之后，可以根据ct图像，确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息。
75.一些实施例中，根据ct图像，确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息，可以是获取与ct图像对应的参考图像，所述参考图像中的每个参考像素点具有对应的参考矿物成分信息，而后，可以将第一像素点与参考像素点进行匹配，并在确定第一像素点和参考像素点相匹配时，将与参考像素点对应的矿物成分信息作为与每个第一像素点对应的矿物成分信息。
76.可选地，一些实施例中，根据ct图像，确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息，可以是根据预设灰度值区间对ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像，并确定与目标灰度图像对应的灰度直方图，再根据ct图像和灰度直方图，确定与每个像素点对应的矿物成分信息。
77.其中，如果ct图像是8位灰度图像，则可以确定预设灰度值区间是0-255，如果ct图像是16位灰度图像，则可以确定预设灰度值区间是0-65535，对此不做限制。
78.本公开实施例中，根据预设灰度值区间对ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像，可以是识别ct图像多个第一像素点的灰度最大值与最小值，分别用max
hd
和min
hd
表示，设置遍历程序，逐个读取ct图像上每个第一像素点的初始灰度值img
hd
，针对8位灰度图像，均衡化后对应的灰度值img’hd
为img’hd
=[(img
hd-min
hd
)255]/(max
hd-min
hd
)，如果是16位灰度图像，则img’hd
=[(img
hd-min
hd
)65535]/(max
hd-min
hd
)，从而得到的img’hd
替换相应像素点的初始灰度值，以得到目标灰度图像。
[0079]
本公开实施例中，在确定目标灰度图像之后，可以确定与目标灰度图像对应的灰度直方图，再根据ct图像和灰度直方图，确定与每个像素点对应的矿物成分信息，即可以是通过对灰度直方图曲线峰值的低点识别，确定与每个像素点对应的矿物成分信息，并通过ct扫描图像中矿物成分的分布情况，适当调整。
[0080]
可选地，一些实施例中，在根据预设灰度值区间对ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像之前，还可以对ct图像进行图像滤波处理。
[0081]
本公开实施例在根据预设灰度值区间对ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像之前，为了提高ct图像的呈现质量，提高后续图像的处理精度。可以对ct图像进行图像滤波处理，即可以对ct图像进行均值滤波，或者中值滤波，或者高斯滤波处理。
[0082]
s704：根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点。
[0083]
s705：将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分。
[0084]
s706：根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
[0085]
s704
‑ꢀ
s706的描述说明具体可以参见上述实施例，在此不再赘述。
[0086]
本公开实施例中，通过获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信
息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据ct图像，确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，并将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，再根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，从而使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
[0087]
图8是本公开一实施例提出的煤岩的有限元模型生成装置的结构示意图。
[0088]
如图8所示，该煤岩的有限元模型生成装置80，包括：获取模块801，用于获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息；第一确定模块802，用于根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度；第一生成模块803，用于根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点；第二确定模块804，用于将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分；第二生成模块805，用于根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。
[0089]
在本公开的一些实施例中，煤岩的有限元模型生成装置80，还包括：划分模块，用于根据矿物成分信息对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合；第三确定模块，用于确定与矿物成分信息对应的预设灰度值；调整模块，用于将与矿物成分信息对应的像素点集合中的每个第一像素点的初始灰度值调整为对应的预设灰度值，以得到伪彩图像。
[0090]
在本公开的一些实施例中，划分模块，还用于：确定矿物成分信息描述的矿物成分的种类数量；根据矿物成分信息，确定种类数量个灰度值区间；根据灰度值区间和ct图像中第一像素点的初始灰度值，对多个第一像素点进行划分，以得到与矿物成分信息对应的像素点集合。
[0091]
在本公开的一些实施例中，第二生成模块805，还用于：获取体素点合并数量；确定与伪彩图中的每个第二像素点分别对应的第一体素点；根据第二像素点对应的预设灰度值，对相应的第一体素点进行处理，以得到第二体素点；对体素点合并数量个第二体素点进行合并，并将合并后的体素点合并数量个第二体素点对应的灰度值，均调整为合并后的第二体素点中预设位置的第二体素点对应的预设灰度值，以得到多个第三体素点；
根据多个第三体素点，生成目标有限元模型。
[0092]
在本公开的一些实施例中，第二体素点和第一体素点具有相同的初始尺寸信息和初始厚度；其中，第二生成模块805，还用于：根据体素点合并数量和第二体素点的初始尺寸信息和初始厚度，确定第三体素点的目标尺寸信息和目标厚度；根据多个第三体素点，以及与每个第三体素点的目标尺寸信息和目标厚度，生成目标有限元模型。
[0093]
在本公开的一些实施例中，煤岩的有限元模型生成装置80，还包括：第四确定模块，用于根据ct图像，确定与每个第一像素点对应的矿物成分信息。
[0094]
在本公开的一些实施例中，第四确定模块，还用于：根据预设灰度值区间对ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像；确定与目标灰度图像对应的灰度直方图；根据ct图像和灰度直方图，确定与每个像素点对应的矿物成分信息。
[0095]
在本公开的一些实施例中，第四确定模块，还用于：在根据预设灰度值区间对ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像之前，对ct图像进行图像滤波处理。
[0096]
与上述图1至图7实施例提供的煤岩的有限元模型生成方法相对应，本公开还提供一种煤岩的有限元模型生成装置，由于本公开实施例提供的煤岩的有限元模型生成装置与上述图1至图7实施例提供的煤岩的有限元模型生成方法相对应，因此在煤岩的有限元模型生成方法的实施方式也适用于本公开实施例提供的煤岩的有限元模型生成装置，在本公开实施例中不再详细描述。
[0097]
本实施例中，通过获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，ct图像具有对应的图像尺寸信息，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定ct图像序列中每张ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，再将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，其中，矿物成分信息用于指示第一像素点或者第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分，以及根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，从而使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。
[0098]
为了实现上述实施例，本公开还提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现如本公开前述实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法。
[0099]
为了实现上述实施例，本公开还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本公开前述实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法。
[0100]
为了实现上述实施例，本公开还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令处理器执行时，执行如本公开前述实施例提出的煤岩的有限元模型生成方法。
[0101]
图9示出了适于用来实现本公开实施方式的示例性电子设备的框图。图9显示的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0102]
如图9所示，电子设备以通用计算设备的形式表现。电子设备的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件（包括系统存储器28和处理单元16）的总线18。
[0103]
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（industry standard architecture；以下简称：isa）总线，微通道体系结构（micro channel architecture；以下简称：mac）总线，增强型isa总线、视频电子标准协会（video electronics standards association；以下简称：vesa）局域总线以及外围组件互连（peripheral component interconnection；以下简称：pci）总线。
[0104]
电子设备典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
[0105]
存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器（random access memory；以下简称：ram）30和/或高速缓存存储器32。电子设备可以进一步包括其他可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图9未显示，通常称为“硬盘驱动器”）。
[0106]
尽管图9中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘（例如“软盘”）读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘（例如：光盘只读存储器（compact disc read only memory；以下简称：cd-rom）、数字多功能只读光盘（digital video disc read only memory；以下简称：dvd-rom）或者其他光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组（例如至少一个）程序模块，这些程序模块被配置以执行本公开各实施例的功能。
[0107]
具有一组（至少一个）程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其他程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本公开所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0108]
电子设备也可以与一个或多个外部设备14（例如键盘、指向设备、显示器24等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备交互的设备通信，和/或与使得该电子设备能与一个或多个其他计算设备进行通信的任何设备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（i/o）接口22进行。并且，电子设备还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网（local area network；以下简称：lan），广域网（wide area network；以下简称：wan）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备的其他模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备使用其他硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0109]
处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及
数据处理，例如实现前述实施例中提及的煤岩的有限元模型生成方法。
[0110]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0111]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
[0112]
需要说明的是，在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0113]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0114]
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
[0115]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0116]
此外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0117]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0118]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0119]
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种煤岩的有限元模型生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，所述初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，所述ct图像序列中的ct图像具有对应的图像尺寸信息；根据所述煤岩尺寸信息和所述图像尺寸信息，确定每张所述ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张所述ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度；根据所述初始尺寸信息和所述初始厚度，生成与所述第一像素点对应的第一体素点；将所述第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的所述第一体素点对应的矿物成分信息，其中，所述矿物成分信息用于指示所述第一像素点或者所述第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分；根据多个所述第一体素点，及与每个所述体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定所述ct图像中所述第一像素点的初始灰度值；根据所述矿物成分信息对多个所述第一像素点进行划分，以得到与所述矿物成分信息对应的像素点集合；确定与所述矿物成分信息对应的预设灰度值；将与所述矿物成分信息对应的像素点集合中的每个所述第一像素点的初始灰度值调整为对应的预设灰度值，以得到伪彩图像。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述矿物成分信息对多个所述第一像素点进行划分，以得到与所述矿物成分信息对应的像素点集合，包括：确定所述矿物成分信息描述的矿物成分的种类数量；根据所述矿物成分信息，确定所述种类数量个灰度值区间；根据所述灰度值区间和所述ct图像中所述第一像素点的初始灰度值，对多个所述第一像素点进行划分，以得到与所述矿物成分信息对应的像素点集合。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述第一体素点，及与每个所述体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，包括：获取体素点合并数量；确定与所述伪彩图中的每个所述第二像素点分别对应的所述第一体素点；根据所述第二像素点对应的所述预设灰度值，对相应的所述第一体素点进行处理，以得到第二体素点；对所述体素点合并数量个所述第二体素点进行合并，并将合并后的所述体素点合并数量个所述第二体素点对应的灰度值，均调整为合并后的所述第二体素点中预设位置的所述第二体素点对应的所述预设灰度值，以得到多个第三体素点；根据多个所述第三体素点，生成所述目标有限元模型。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二体素点和所述第一体素点具有相同的初始尺寸信息和初始厚度；其中，所述根据所述第三体素点，生成所述目标有限元模型，包括：根据所述体素点合并数量和第二体素点的所述初始尺寸信息和所述初始厚度，确定所述第三体素点的目标尺寸信息和目标厚度；
根据多个所述第三体素点，及每个所述第三体素点的所述目标尺寸信息和所述目标厚度，生成所述目标有限元模型。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述ct图像，确定与每个所述第一像素点对应的所述矿物成分信息。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述ct图像，确定与每个所述第一像素点对应的所述矿物成分信息，包括：根据预设灰度值区间对所述ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像；确定与所述目标灰度图像对应的灰度直方图；根据所述ct图像和所述灰度直方图，确定与每个像素点对应的矿物成分信息。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据预设灰度值区间对所述ct图像进行灰度均衡化处理，以得到目标灰度图像之前，还包括：对所述ct图像进行图像滤波处理。9.一种煤岩的有限元模型生成装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影ct图像序列，其中，所述初始煤岩具有对应的煤岩尺寸信息，所述ct图像序列中的ct图像具有对应的图像尺寸信息；第一确定模块，用于根据所述煤岩尺寸信息和所述图像尺寸信息，确定每张所述ct图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张所述ct图像对应的局部初始煤岩的初始厚度；第一生成模块，用于根据所述初始尺寸信息和所述初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点；第二确定模块，用于将所述第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的所述第一体素点对应的矿物成分信息，其中，所述矿物成分信息用于指示所述第一像素点或者所述第一体素点对应的局部初始煤岩的矿物成分；第二生成模块，用于根据多个所述第一体素点，及与每个所述体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型。10.一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的方法。

技术总结
本公开提出一种煤岩的有限元模型生成方法、装置及电子设备。包括：获取与初始煤岩对应的计算机体层摄影CT图像序列，并根据煤岩尺寸信息和图像尺寸信息，确定CT图像序列中每张CT图像中第一像素点的初始尺寸信息，及每张CT图像对应的局部初始煤岩的初始厚度，再根据初始尺寸信息和初始厚度，生成与第一像素点对应的第一体素点，将第一像素点对应的矿物成分信息确定为相应的第一体素点对应的矿物成分信息，根据多个第一体素点，及与每个体素点对应的矿物成分信息，生成目标有限元模型，使得目标有限元模型能够对初始煤岩的尺寸信息和矿物成分信息进行准确表征，从而能够有效地提升煤岩的有限元模型生成效果。的有限元模型生成效果。的有限元模型生成效果。


技术研发人员：王嘉敏 穆鹏宇 王守光 朱维 李向上 雷国荣 杨森森
受保护的技术使用者：煤炭科学研究总院有限公司
技术研发日：2023.09.05
技术公布日：2023/10/20