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09 · 连通域、去噪和形态学:孔的数量为何会变

理解 6/18/26 邻域、相连孔群和边界截断,学会记录会改变孔隙几何的处理步骤。

阅读设置

先记住这三点

  1. 二值图还没有对象编号
  2. 滤波会影响目标本身
  3. 分水岭与去小对象
  4. 边界对象怎么处理
01

二值图还没有对象编号

分割得到每个体素属于孔还是材料;连通域分析再决定哪些孔体素属于同一对象。三维 6 邻域只含面接触,18 邻域还含棱接触,26 邻域还含角接触。相同二值体采用不同邻域,可能得到不同孔数和最大孔体积。

总孔体积在仅改变连通规则时不应改变,但对象数和尺寸分布可能改变。若软件同时进行了去小物体或填洞,就不再是单纯改变连通规则。应分步保存结果以查明差别来自哪里。

02

滤波会影响目标本身

中值、非局部均值或其他滤波可抑制噪声,也可能抹掉细裂纹、连接相邻孔或移动边界。滤波半径必须结合体素间距与目标尺度,不能把“3 个体素”当作跨数据集一致的物理长度。

灰度滤波、二值开闭操作和表面网格平滑不是同一件事。形态学开操作可去小连接,闭操作可填窄缝;这些变化可能正好涉及研究目标,必须报告并做前后对照。

03

分水岭与去小对象

距离变换和分水岭可把相连孔群分成候选单孔,但划分依赖种子、平滑和算法约定。连通空腔是真实存在的对象时,强行拆分可能不符合物理问题。应区分“连通孔群统计”和“算法分解后的单孔统计”。

去掉少于 n 个体素的对象会改变总体孔隙率。阈值依据应是噪声和测量能力验证,而不是为了得到整齐直方图。保留删除前后体积和数量,说明下限以下的结构没有可靠计量。

04

边界对象怎么处理

ROI 边界截断的孔不是完整对象,其体积、球形度和最大尺寸可能被低估。可按预先规则排除、单列或使用校正策略,但孔隙率的分母和纳入逻辑要一致。不能删除边界孔体积却保留相应 ROI 后声称完整孔隙率。

练习:两个只在角上接触的孔体素,在 6 邻域下为两个对象,在 26 邻域下为一个对象;总体积都是两个体素。这个小例子能检查软件统计是否符合预期。

来源与延伸阅读

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