絮凝剂作用机理的定量化研究主要包括絮凝剂对微细颗粒的“吸附”和“桥联”作用、絮团的自身形态特征以及絮团之间的关系。为了定量描述PQAAM接枝共聚物对细粒煤“架桥”絮凝过程中所形成桥的长度、煤泥絮团大小及其分布，本书采取实验与数学形态学理论相结合的方法，以数学形态学为基础，深入絮凝过程微观结构，建立复杂的图像增强、图像形态分割、几何特征提取、几何特征度量的定量分析形态变换模型，对絮团颗粒与桥进行一系列特殊的图像处理，提取与絮凝过程有关的特征参数，研究絮凝剂作用机理。具体研究方法如图4．11所示［142］。
（1）首先借助ScanMakerⅢ型桌面扫描仪（A4幅面）将PQAAM接枝共聚物对细粒煤“架桥”絮凝电镜图像进行扫描，扫描分辨率为300DPI，直接获取灰度图像，灰度分辨率采用28级（灰度值为0～255），同一图像的灰度变化取值在一定范围内，输入计算机内，获得数字图像。
图4．11 絮凝剂作用机理研究技术路线
（2）研究图像中微观颗粒放大图像的数学形态学图像处理模型及算法，应用图像增强技术进行图像增强处理，如图4.12所示。采用直方图法选择阀值，将图像进行二值化处理，获得二值图像，如图4.13所示。
（3）图像经二值化处理后，图像上存在随机“噪声”，影响图像目标的分割与模式识别，应该滤除这些“噪声”，采用多结构元素形态滤波模型对其进行图像滤波，获得清晰的“架桥”絮凝二值图像，如图4.14所示。
图4．12 “架桥”絮凝电镜图像，放大倍数2．2万倍
图4．13 “架桥”絮凝二值图像，放大倍数2．2万倍
图4．14 滤波后“架桥”絮凝二值图像，放大倍数2．2万倍
（4）“架桥”絮凝图像中包括“面状目标”絮团颗粒的信息与“线状目标”桥的信息，桥吸附于絮团颗粒表面，“面状目标”与“线状目标”有连接的现象存在，为了获得不同目标的信息，需将“面状目标”与“线状目标”进行图形要素分割。
目标图像经细化，“面状目标”与“线状目标”的骨架相交于结点，结点是公共象素，采用形态击中从图像中找出结点，分析图像中各种线划的交叉结构，其中在3×3邻域内基本结构元素的形式为：
上述5种结构形式分别旋转90°、180°、270°，从而构成20种结构元素，记作N＝｛N1，N2，N3，…，N20｝，图像上所有结点集合为：
在搜索了所有交叉点后，可得到去除了结点的图像：
X3＝X2／Node （4．40）
结点去除后，图像上的各骨架线从交叉点处断开。
“面状目标”絮团颗粒的断面较“线状目标”桥的断面宽度要大得多，选择一定大小的结构元素，应用图像处理中的形态滤波变换模型，通过薄化运算，实现“面状目标”与“线状目标”的形态分割，如图4.15、图4.16所示。
（5）建立目标图像边界提取及其几何特征度量的形态变换模型，应用二值图像面积与图像子目标分布函数，测定“面状目标”絮团颗粒的大小及其分布，评价絮凝效果。
图4．15 絮团颗粒二值图像，放大倍数2.2万倍
图4．16 桥二值图像，放大倍数2.2万倍
（6）二值图像中的线划图是由多个象素组成的，对于多个象素构成的线划图，不能直接计算其长度，必须经过细化，获得单个象素组成的细划图，方可求其长度。“架桥”絮凝图像中“线状目标”桥也不是单象素宽，且粗细不均匀，为了便于桥线跟踪操作，提高线化要素精度，应用数学形态学图像形态骨架与形态细化法，建立“线状目标”桥的形态细化变换模型，对“桥”进行细化或骨架化处理，使“桥”在其线芯处形成单象素宽且连通的骨架，如图4．17所示。应用二值图像周长函数确定桥的长度，提取“架桥”絮凝微观信息，研究高聚物对细粒煤的吸附构型，证实曾经提出的“架桥”絮凝模式的形象假说。
图4．17 桥形态骨架细化图，放大倍数2．2万倍
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