本發(fā)明涉及鉆孔巖心成像，特別涉及一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)通常采用鉆孔成像儀進(jìn)行鉆孔巖心的圖像采集，鉆孔成像儀的工作原理是通過(guò)對(duì)鉆孔壁面的高清圖像進(jìn)行分析，識(shí)別、記錄地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。具體來(lái)說(shuō)，該設(shè)備通過(guò)緊貼鉆孔壁面的攝像頭拍攝，然后利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行圖像處理和分析，生成高質(zhì)量的地層巖性、脆性、裂隙、泥高等一系列三維圖像，從而達(dá)到對(duì)巖層結(jié)構(gòu)性質(zhì)的精準(zhǔn)判定。

2、但是現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于鉆孔巖心的成像存在較多的死角和不良區(qū)域，即鉆孔成像儀所采集的圖像存在模糊、暗斑、重影等問題，嚴(yán)重影響鉆孔巖心成像的質(zhì)量；

3、如公開號(hào)為cn209525257u的專利公開的一種鉆孔巖芯成像光譜掃描系統(tǒng)，該專利通過(guò)“一種鉆孔巖芯成像光譜掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括整體臺(tái)架、巖心轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、巖心轉(zhuǎn)動(dòng)控制平臺(tái)、水平-旋轉(zhuǎn)掃描協(xié)同裝置和照明燈組，巖心轉(zhuǎn)動(dòng)裝置安裝在整體臺(tái)架底部?jī)?nèi)，巖心轉(zhuǎn)動(dòng)控制平臺(tái)安裝在整體臺(tái)架中部，水平-旋轉(zhuǎn)掃描協(xié)同裝置安裝在整體臺(tái)架的梁頂部，照明燈組安裝在水平-旋轉(zhuǎn)掃描協(xié)同裝置上”的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了“該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)和精確控制鉆孔巖心的繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，確保成像光譜儀器能準(zhǔn)確聚焦巖心表面，保證成像光譜儀掃描方向與巖心軸線平行和被掃描巖心光照度均勻”的技術(shù)效果。

4、但是該技術(shù)僅是采取增強(qiáng)光照的方式進(jìn)行不良特征彌補(bǔ)，對(duì)于設(shè)備本身遮擋、設(shè)備結(jié)構(gòu)彎曲/隱藏等而產(chǎn)生的難以探測(cè)的不良區(qū)域仍不能解決問題，存在改善的余地。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)獲取的鉆孔巖心圖像存在較多的死角和不良區(qū)域的不足，提供一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖方法及系統(tǒng)。

2、在第一方面，本發(fā)明提供一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，至少包括：檢測(cè)設(shè)備、傳感設(shè)備和成圖設(shè)備。所述檢測(cè)設(shè)備至少包括用于下放至井內(nèi)且能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的掃描鏡頭；所述掃描鏡頭用于采集鉆孔巖心圖像。所述掃描鏡頭配置有傳感設(shè)備，所述傳感設(shè)備供所述掃描鏡頭進(jìn)行方向定位。所述成圖設(shè)備與檢測(cè)設(shè)備電性連接，并根據(jù)所述掃描鏡頭采集的圖像對(duì)真實(shí)巖心姿態(tài)進(jìn)行成圖操作，生成巖心環(huán)境模擬圖像。

3、優(yōu)選地，所述成圖設(shè)備配置有深度學(xué)習(xí)模塊；所述深度學(xué)習(xí)模塊能夠?qū)λ龀蓤D設(shè)備的成圖結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，確認(rèn)所述成圖結(jié)果中的不良區(qū)域；并且所述深度學(xué)習(xí)模塊能夠控制所述掃描鏡頭重新采集所述不良區(qū)域的圖像，使得所述成圖設(shè)備對(duì)所述不良區(qū)域的圖像進(jìn)行特征彌補(bǔ)，以生成完整清晰的巖心環(huán)境模擬圖像。

4、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述深度學(xué)習(xí)模塊搭載有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型，并且所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型以所述掃描鏡頭采集的圖像和所述成圖設(shè)備生成的圖像為樣本進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。

5、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型采用rnn神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。輸入量、輸出量和改變量之間的計(jì)算公式為：

6、yt＝softmax(xt+ht*why+by)

7、其中，yt為輸出量，why為改變量，xt為輸入量，ht為前幀圖像，by為后幀圖像，softmax函數(shù)為rnn神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的激活函數(shù)；其中，所述輸入量為所述掃描鏡頭采集的圖像轉(zhuǎn)化的參數(shù)，所述輸出量為經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)并修正后的參數(shù)，所述改變量為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中池化或卷積的計(jì)算規(guī)則。

8、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述深度學(xué)習(xí)模塊通過(guò)所述輸入量、輸出量和改變量之間的計(jì)算公式計(jì)算出輸出量后，對(duì)各個(gè)所述掃描鏡頭采集的圖像的輸出量進(jìn)行綜合分析并生成離散程度的集合，然后對(duì)集合進(jìn)行平均差處理。并且所述深度學(xué)習(xí)模塊根據(jù)各輸出量的離散程度和所述平均差判斷該輸出量是否為不良區(qū)域。在輸出量的離散程度與平均離散程度的差值超過(guò)離散程度的平均差的情況下，所述深度學(xué)習(xí)模塊判定，該輸出量為不良區(qū)域。

9、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述檢測(cè)設(shè)備和所述傳感設(shè)備配套設(shè)置，并與單個(gè)設(shè)置的所述成圖設(shè)備拓?fù)溥B接。

10、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述深度學(xué)習(xí)模塊還設(shè)置有控制單元，用于在識(shí)別出圖像不良區(qū)域的情況下，控制所述掃描鏡頭重新掃描不良區(qū)域，使得所述成圖設(shè)備可以重新讀取不良區(qū)域的圖像進(jìn)行特征彌補(bǔ)。

11、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述成圖設(shè)備進(jìn)行特征彌補(bǔ)的具體方式至少包括：

12、所述控制單元控制所述掃描鏡頭獲取的不良區(qū)域的若干張圖像；

13、所述深度學(xué)習(xí)模塊搭載的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型對(duì)所述不良區(qū)域的若干張圖像進(jìn)行處理得到若干個(gè)對(duì)應(yīng)不良區(qū)域圖像的輸出量，并生成關(guān)于不良區(qū)域圖像輸出量的離散程度的集合；

14、所述成圖設(shè)備取得集合中離散程度與所述平均離散程度最為靠近的圖像作為特征彌補(bǔ)。

15、根據(jù)一種優(yōu)選地實(shí)施方式，所述拓?fù)溥B接為單個(gè)所述成圖設(shè)備與配套設(shè)置的所述檢測(cè)設(shè)備和所述傳感設(shè)備組成的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即，以所述成圖設(shè)備為星系中心，所述檢測(cè)設(shè)備和所述傳感設(shè)備為行星點(diǎn)進(jìn)行分布。

16、本發(fā)明還提供一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖方法。鉆孔巖心數(shù)字成圖方法利用本發(fā)明提供的的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，并且所述鉆孔巖心數(shù)字成圖方法至少包括以下步驟：

17、步驟s1：掃描鏡頭活動(dòng)并主動(dòng)采集鉆孔巖心圖像；

18、步驟s2：成圖設(shè)備對(duì)圖像集成分析并模擬形成巖心環(huán)境；

19、步驟s3：深度學(xué)習(xí)模塊控制掃描鏡頭讀取不良區(qū)域并進(jìn)行特征彌補(bǔ)；

20、步驟s4：循環(huán)彌補(bǔ)采集不良區(qū)域并更新不良圖像。

21、其中，所述步驟s3還包括所述深度學(xué)習(xí)模塊對(duì)所述步驟s2的輸出結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，確定模擬的巖心環(huán)境中的所述不良區(qū)域。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

23、本發(fā)明通過(guò)掃描鏡頭初步采集圖像后，利用深度學(xué)習(xí)控制掃描鏡頭停留在不良采集區(qū)域進(jìn)行額外采集、然后生成不良區(qū)域的彌補(bǔ)特征，最后經(jīng)過(guò)分析獲取真實(shí)度高和環(huán)境清晰的鉆孔巖心圖像，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中不良區(qū)域采集不良的問題，加強(qiáng)了巖心圖像采集的完整性和圖像的質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，至少包括：檢測(cè)設(shè)備、傳感設(shè)備和成圖設(shè)備；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，所述深度學(xué)習(xí)模塊搭載有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型，并且所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型以所述掃描鏡頭采集的圖像和所述成圖設(shè)備生成的圖像為樣本進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型采用rnn神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)設(shè)備和所述傳感設(shè)備配套設(shè)置，并與單個(gè)設(shè)置的所述成圖設(shè)備拓?fù)溥B接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，所述深度學(xué)習(xí)模塊還設(shè)置有控制單元，用于在識(shí)別出圖像不良區(qū)域的情況下，控制所述掃描鏡頭重新掃描不良區(qū)域，使得所述成圖設(shè)備可以重新讀取不良區(qū)域的圖像進(jìn)行特征彌補(bǔ)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，所述成圖設(shè)備進(jìn)行特征彌補(bǔ)的具體方式至少包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖系統(tǒng)，其特征在于，所述拓?fù)溥B接為單個(gè)所述成圖設(shè)備與配套設(shè)置的所述檢測(cè)設(shè)備和所述傳感設(shè)備組成的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

9.一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖方法，其特征在于，所述鉆孔巖心數(shù)字成圖方法至少包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鉆孔巖心成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描的鉆孔巖心數(shù)字成圖方法及系統(tǒng)。數(shù)字成圖系統(tǒng)可以包括檢測(cè)設(shè)備、傳感設(shè)備和成圖設(shè)備。檢測(cè)設(shè)備包括下放至井內(nèi)且能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的掃描鏡頭，用于采集鉆孔巖心圖像。傳感設(shè)備安裝在掃描鏡頭內(nèi)部進(jìn)行方向定位。成圖設(shè)備與檢測(cè)設(shè)備電性連接，并根據(jù)掃描鏡頭采集的圖像生成巖心環(huán)境模擬圖像。成圖設(shè)備配置有深度學(xué)習(xí)模塊；能夠?qū)Τ蓤D設(shè)備的成圖結(jié)果進(jìn)行識(shí)別，確認(rèn)成圖結(jié)果中的不良區(qū)域；并能夠控制掃描鏡頭重新采集不良區(qū)域的圖像，對(duì)不良區(qū)域的圖像進(jìn)行特征彌補(bǔ)，以生成完整清晰的巖心環(huán)境模擬圖像，解決了現(xiàn)有技術(shù)中不良區(qū)域采集不良的問題，加強(qiáng)了巖心圖像采集的完整性和圖像的質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：尹小康,趙思為,謝毅,甄大勇,賈紅偉,劉康,葉建超,張碩,趙文龍,周超,唐宇豪,王仕興,付開隆,李朝輝,孟少偉,羅慶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23