孔隙分析

Simpleware 软件中的 Pore analysis 工具能够分析表征孔隙图像数据的分割掩膜。表示孔隙的掩膜可以是图像数据中孔隙区域的阈值，也可以是已经被分离为单独标记孔隙的多标签掩膜。包含两种孔隙分析的类型：Open（连通孔隙网络）和 Closed（相互分离的孔隙）。

设置和运行孔隙分析的通用工作流程如下：

1. 选择掩膜和背景图像（可选项）添加到 Dataset browser 下的 Pore analysis。
2. 选择所需分析类型，相互分离的孔隙选择 Closed，连通孔隙网络选 Open。
3. 设置分析参数。
4. 运行分析并查看统计输出、绘制图片和可视化结果。
5. 根据需要导出结果。

在 Dataset browser：

1. 右键单击 Analysis 选择 Create a new Pore analysis，创建一个 Pore analysis 项目。
2. 选中并拖拽表示孔隙的掩膜放在新建的 Pore (Pore analysis) 下方，掩膜是最低的要求。也可以同时将背景图像拖放到这里，在进行 Closed 类型分析时会有附加的其他选项。
3. 软件上方功能区将出现 Pore analysis 标签，并自动打开 Setup pore analysis 工具。

• 在 Setup pore analysis 工具框：
  1. 选择 Closed 孔隙类型。
  2. 选择要使用的 Watershed elevation，对于大多数分离孔隙的案例，Mask distance transform 是合适的选择，同时添加了背景图像的情况下会新增 Background 和 Background gradient 两个选项。
  3. 设置 Min pore volume (voxels)：分析中不包含任何低于此体积值的孔隙。
• 点击 Pore analysis — Analyse — Run analysis 运行分析。

• 在 Setup pore analysis 工具框：
  1. 选择 Open 孔隙类型。
  2. 选择 Sensitivity，数值越大，检测孔隙的可能性就越低。数值在 0.1 到 1 之间是最实用的。设置太敏感（太低）可能会检测到过多的喉道，反之亦然。
  3. 设置 Max throat area (voxels)：分析中不包含任何面积高于此值的喉道。
  4. 设置 Min pore volume (voxels)：分析中不包含任何体积低于此值的孔隙。
• 点击 Pore analysis — Analyse — Run analysis 运行分析。

Statistics 工具显示分析样品或指定局部区域内孔隙分析结果。如果要指定统计分析的局部区域，可以通过 Apply on 下拉菜单中的 Regions of interest 选择一个或多个区域。

• All pores count：孔隙总数
• Throat count：喉道总数

• Open pores：与其他孔隙相连的孔隙
• Closed pores：与其他孔隙隔离的孔隙
• Surface pores：与成像范围接触的孔隙
• All internal pores：未与成像范围接触的孔隙
• Open internal pores：未与成像范围接触且与与其他孔隙相连的孔隙
• All pores：所有孔隙

总体积

• Domain volume (mm³)
• Continuous phase volume (mm³)
• All pores volume (mm³)
• Open pores volume (mm³)
• Closed pores volume (mm³)
• Surface pores volume (mm³)
• All internal pores volume (mm³)
• Open internal pores volume (mm³)

体积分数

• Domain volume fraction (%)
• Continuous phase volume fraction (%)
• All pores volume fraction (%)
• Open pores volume fraction (%)
• Closed pores volume fraction (%)
• Surface pores volume fraction (%)
• All internal pores volume fraction (%)
• Open internal pores volume fraction (%)

体积统计

• Mean internal pore volume (mm³)
• Standard deviation of internal pore volume (mm³)
• Min internal pore volume (mm³)
• Max internal pore volume (mm³)

表面面积统计

• Mean internal pore area (mm²)
• Standard deviation of internal pore area (mm²)
• Min internal pore area (mm²)
• Max internal pore area (mm²)

等效球体直径统计

• Mean equivalent volume sphere diameter (mm)
• Standard deviation of equivalent volume sphere diameter (mm)
• Min equivalent volume sphere diameter (mm)
• Max equivalent volume sphere diameter (mm)

平面度

• Mean、standard deviation、min and max

伸长率

• Mean、standard deviation、min and max

形状因子

• Mean、standard deviation、min and max

球度

• Mean、standard deviation、min and max

• Mean、standard deviation、min and max coordination number

接触计数

• Throat count
• Label to label contact count
• Min X boundary contact count
• Max X boundary contact count
• Min Y boundary contact count
• Max Y boundary contact count
• Min Z boundary contact count
• Max Z boundary contact count
• ROI contacts count
• All contacts count

接触总面积

• Total throat area (mm²)
• Total label to label contact area (mm²)
• Min X boundary total area (mm²)
• Max X boundary total area (mm²)
• Min Y boundary total area (mm²)
• Max Y boundary total area (mm²)
• Min Z boundary total area (mm²)
• Max Z boundary total area (mm²)
• ROI contacts total area (mm²)
• All contacts total area (mm²)

接触平均面积

• Total mean area (mm²)
• Label to label contacts meanarea (mm²)
• Min X boundary mean area (mm²)
• Max X boundary mean area (mm²)
• Min Y boundary mean area (mm²)
• Max Y boundary mean area (mm²)
• Min Z boundary mean area (mm²)
• Max Z boundary mean area (mm²)
• ROI contacts mean area (mm²)
• All contacts mean area (mm²)

形状

• 半径
  • Mean, standard deviation, min and max throat radius (mm)
• 平面度
  • Mean, standard deviation, min and max throat flatness (mm)
• 伸长率
  • Mean, standard deviation, min and max throat elongation
• 偏心率
  • Mean, standard deviation, min and max throat eccentricity
• 形状因子
  • Mean, standard deviation, min and max throat shape factor

在 Statistics 工具面板下方，点击 Export… 可以将统计数据导出为 CSV 或 TXT 文件。

点击 Statistics 工具面板下方的 Plot… 打开 Pore analysis statistics plots 窗口，为生成和查看方向分析的各种图表提供选项：

• Pore volume histogram
• Pore surface area histogram
• Pore flatness histogram
• Pore elongation histogram
• Pore shape factor histogram
• Pore sphericity histogram
• Pore coordinate number histogram
• Throat area histogram
• Throat radius histogram
• Throat flatness histogram
• Throat elongation histogram
• Throat eccentricity histogram
• Throat shape factor histogram

所有绘图都能够以 PNG 图片形式导出，或者点击 Export… 以 CSV 格式导出分箱数据。

Pore visualisation 工具基于各种指标可视化孔隙。

提供一系列与孔隙可视化相关的统计选项

• Metric：各种可视化孔隙的指标
• Data bins…：打开包含以下选项的数据箱
  • Number of histogram bins：所选指标直方图的柱子数
  • Label colouring：选择孔隙标签是局限于单个箱的离散颜色还是允许根据其指标数值连续变化
  • Set range manually：如果勾选，可以通过“From”和“To”设置所选指标的最小和最大值。点击 Reset 即可恢复为默认值。

• Y-axis：Y 轴是线性还是对数
• Histogram：显示具有所选统计指标的孔隙标签频率的直方图

• Colour…：为掩膜标签选择彩图所用的色阶，提供导入、重置和反转色阶的选项
• Show bar：如果勾选，则在 3D 视图中显示颜色映射的颜色条

具有 Simpleware FE 模块许可的用户可以导出与 FE 模型对应的孔隙体积分数数据，但在使用 Map to mesh 工具之前必须要先设置网格划分参数并通过 Full model 生成网格模型。

• Volume fraction：如果勾选，输出文件将随每个单元的体积分数数据还包含网格单元 ID 和部件 ID。

1. 从 Model 下拉菜单选择 FE 模型
2. 勾选 Volume fraction
3. 点击 Export 创建 *.csv 或 *.txt 文件

• Simpleware 软件内置手册 Simpleware ScanIP–Analysis / Pore analysis