Моделирование пор нерегулярной формы по яркости пикселей цифрового изображения

Одним из актуальных направлений в области материаловедения является исследование и моделирование процессов, происходящих в капиллярно-пористых телах. Эти объекты играют важную роль в таких областях, как нефтедобыча, медицина, строительство, производство фильтров и аккумуляторов, создание новых материалов, где требуется точное понимание и контроль процессов, происходящих в пористых средах. Современные методы моделирования с использованием компьютерного зрения и высокие вычислительные мощности компьютеров позволяют значительно повысить точность и эффективность исследований капиллярно-пористых тел и процессов в них. Для пористых тел нерегулярной структуры точная визуальная фиксация процессов, происходящих внутри объектов, затруднительна, но потребность в этом имеется особенно для многоуровневых процессов, которые влияют на состояние пористого тела. Предлагаемые симуляторы и модели структуры таких объектов с использованием упрощений и абстрактных моделей для оценки взаимодействия веществ (процессов диффузии, перколяции и т.д.) непригодны в неоднородных и нерегулярных структурах.  Для получения геометрической модели пор произвольной формы предлагается использовать методы обработки цифровых изображений. Создан массив точек, описывающий геометрию поры. Выбран способ поверхностного моделирования на основе сплайн-интерполяции выделенных точек. Для получения поверхностной модели поры нерегулярной формы разработана методика формирования массива точек по уровням яркостей пикселей его цифрового изображения. Уровни яркостей для группировки исходных точек поры определены на основе локальных максимумов гистограммы яркостей. Разработан алгоритм построения поверхностной модели поры нерегулярной формы методами сплайн-интерполяции массивов точек. Представлен результат программной реализации разработанного алгоритма моделирования поверхности пор нерегулярной формы. По разработанной методике геометрического моделирования пор нерегулярной формы можно получить дальнейшую информацию для анализа о размере и объеме пор, пористости объекта в целом, а также проводить анализ процессов в пористых объектах. При необходимости для повышения точности формы количество уровней яркости для группировки точек можно увеличить.

пористые материалы, пористость, обработка цифровых изображений, спайн-интерполяция, поверхностное моделирование, нерегулярная форма, геометрическое моделирование, массив точек, гистограмма, уровень яркости пикселей