THM-CT（Thermo-hydro-mechanical Computed Tomography）

一、软件开发目的

• 研究背景：
  研究岩体热解或压裂后的连通孔裂隙分布规律，模拟在固体应力场、温度场、渗流场耦合作用下各个物理场的变化规律。该软件的研究背景虽然是提取岩石CT图像的连通孔隙团，但是同样可用于医学CT图像的处理和三维重建。
• 功能：
  通过岩石CT图像，提取岩石三维连通孔隙团，对提取后的孔裂隙进行网格划分，施加初边值条件、定义材料参数及设置求解参数后进行固-流-热耦合数值模拟。该软件目前完成了三维连通孔隙团提取和重建功能。下文将详细介绍软件功能。

二、CT图像处理

• 功能：
  1.图形旋转、剪裁、灰度处理、灰度直方图显示、滤波处理、二值化处理、图形批处理。
  2.图形批处理功能。记录每次图形操作，在动作记录的Dock Widget中显示图形操作步骤。图形处理完毕后，选择待处理CT图像的目录和处理后的CT图像目录开始批量处理。

• 界面:
  CT图像处理界面如图1所示。

  
  图1 CT图像处理界面

三、CT图像灰度分类

• 功能：
  岩石各组分密度的差异导致CT图像的灰度值不同，软件的该功能可将岩石各组分进行分离，并得到各组分的占比。定义灰度起点值和终点值，并选定相应颜色，通过不同的颜色，显示二维CT图像中不同灰度值范围的分布规律。如图2所示，定义了三个灰度区间，在灰度分类列表（Pixel table）中显示了各个灰度区间（PixelB~PixelE）内像素点的占比（Proportion）和对应颜色（Color）。

• 界面：
  CT图像灰度分类界面见图2。

  
  图2 CT图像灰度分类界面

四、三维连通团搜索及重建

• 功能：
  1.利用三维连通孔（空）隙团搜索算法，搜索一组连续的岩石CT图像中的三维连通孔（空）隙团并编号。
  2.通过软件的孔（空）隙团遥控器，可以隐藏不重要的“小团”，设置不同大小孔隙团的色彩值等。
  3.基于MarchingCube算法和冯氏光照模型，对连通孔隙团进行三维重建。
  4.用户定义一组节点，通过跟踪节点功能观察在岩石破坏过程中，裂隙的演化规律。

• 界面：
  三维连通孔隙团搜索及重建界面如图3所示。

  
  图3 CT图像连通团搜索重建界面

五、软件附录

• 连通孔隙团算法流程图

  
  图4 算法流程图

• 软件头文件和源文件列表

  
  图5 软件头文件和源文件列表