(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210776016.6 (22)申请日 2022.07.02 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 杨国锋　陈猛　刘向君　董国敏　 刘东明　陈强　吴晓龙　 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/207(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/194(2017.01) G06T 7/90(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/60(2017.01) (54)发明名称 一种多孔介质乳液流动实验中液滴速度定 量分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种多孔介质乳液流动实验中 液滴速度定量分析方法， 主要用于从激光扫描共 聚焦显微镜采集的实验视频中分析多孔介质内 乳液的流动状况。 根据成像原理， 视频帧中高速 运动的物体周围产生的模糊区域反映了其运动 情况。 因此本发 明首先通过对静止液滴与运动液 滴区域进行图像分割确定两者的分割阈值并基 于这两个阈值确定运动液滴区域的模糊范围； 再 对运动液滴图像的边界进行识别并确定主轴， 从 而得到液滴运动方向； 最后根据运动方向提取运 动模糊尺度， 并结合实验参数计算得到液滴速 度。 本发明可用于对高速流动的乳液图像进行分 析处理， 从而定量描述不同条件 下乳液流动的状 态， 为后续乳液流动规律研究提供关键参数， 具 有重要的科研价 值。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115100160 A 2022.09.23 CN 115100160 A 1.一种多孔介质乳液流动实验中液滴速度定量分析方法其特征在于所述分析方法包 括以下步骤： Step 1： 从激光扫描共聚焦显微镜所采集的视频资料中提取出待研究的关键帧， 并根 据图像中典型运动液滴的分布情况来截取不同的图像片段， 这些片段里应包含完整的待处 理液滴； Step 2： 从实验视频资料中选择包含静止液滴的视频帧， 这些包含静止液滴的图像片 段将作为标定图像用于后续处 理； Step 3： 对选出的视频帧进行滤波降噪， 消除图像中的噪声， 提高图像质量， 便于进行 后续处理； Step 4： 对提取出的包含待处理运动液滴的图像和包含静止液滴的标定图像进行图像 分割处理， 计算两个图像的最优分割阈值， 将 两幅图像中的液滴从背 景中提取出来， 需指出 的是本发明并不对计算最优阈值所采用的图像分割方法进 行限定， 任何合理的图像分割方 法均可用于提取图像中的液滴； Step 5： 根据包含静止液滴图像的分割阈值T2与包含运动液滴图像的分割阈值T1来确 定由于液滴运动而产生的模糊区域， 由于运动模糊区域内的像素其灰度值会小于实际液滴 区域像素灰度值并且会大于背 景区域像素灰度值， 因此模糊区域像素的灰度值范围应介于 两个阈值之间， 可表示 为： Im∈[T1,T2]  (1) 式中， Im为模糊区域像素的灰度值， T1为包含运动液滴的图像分割阈值， T2为包含静止 液滴的图像分割阈值； Step 6： 对运动液滴区域的边界进行识别， 若图像中属于液滴区域的某一像素点的所 有相邻像素中既包含背 景像素点(岩心 孔道)也包含前景(液滴)像素点， 那么该像素点即可 被判断为液滴 边界像素点， 具体判据表述 为： 式中， PEdge为液滴图像边界像素点， PN为与液滴 区域像素点相邻的像素点， Pfront为图像 前景像素点， Pback为图像背景像素点； Step 7： 选取提取出的边界像素点， 并计算两两之间的距离， 根据运动模糊理论， 像素 点间的最长距离即为 运动液滴的主轴， 也代 表着液滴的运动方向， 可表示 为： 式中， D为运动液滴主轴长度， Distance(x,y)为计算像素点x与像素点y间直线距离的 函数， 为运动液滴主轴端点， n为液滴边界像素点个数； 根据提取出的运动液滴主 轴端点可以求取 得到主轴的线性方程 解析式； Step 8： 根据液滴运动方向与提取出的运动模糊 范围， 结合主轴方程来计算出运动液 滴的模糊尺度， 主轴在运动方向对侧的模糊范围内的长度即为模糊尺度， 模糊尺度与液滴 的运动速度成正比； Step 9： 结合成像理论与实际设备参数可根据模糊尺度计算出运动液滴的速度， 在多 孔介质乳液流动实验中激光扫描共聚焦显微镜的摄像头会平行于孔隙通道， 并调节至合适权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115100160 A 2的深度， 根据采集录像的帧率可以获得摄 像头曝光时间， 最终液滴 运动速度可表示 为： 式中， d为曝光时间内物体移动距离， T为曝光时间， z为物体与镜头间的距离， K为物体 模糊尺度， sx为水平方向上的CCD像素尺寸， f为摄像头焦距， β 为模糊尺度与运动方向的夹 角。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115100160 A 3