一種火山巖ct圖像的預處理和確定分割閥值的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，該火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法包括以下步驟：火山巖CT選樣；火山巖CT2D圖像的采集；2DCT圖像數(shù)據(jù)的預處理；疊加圖像形成三維數(shù)據(jù)體；三維重構體二值化閥值方法的改進及確立；建立火山巖CT圖像的三維重構模型，并進行三維顯示。本發(fā)明克服了以往分析火山巖儲集空間的尺度限制的難題，拓寬了CT技術的應用范圍，使得廣大油田科研人員可以更方便地定量進行火山巖CT圖像的三維重構，火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值方法具有科學性和普適性。
【專利說明】一種火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于火山巖儲集特征研究【技術領域】，尤其涉及一種火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法。
【背景技術】
[0002]自從倫琴1895年發(fā)現(xiàn)X射線以來，CT技術發(fā)展迅速，這以后的一百多年，發(fā)展了許多成像技術，如計算機斷層成像技術(CT)、核磁共振成像技術(MRI)，正電子發(fā)射斷層成像技術(PET )，單光子發(fā)射斷層成像技術(SPECT )，超聲成像。
[0003]計算機斷層成像技術(CT )是一種無損傷檢測技術，能檢測出巖石材料內(nèi)部結構的變化，已經(jīng)成為觀測巖石類材料內(nèi)部結構變化和裂隙演化過程重要實驗手段之一。Raynaud
(2008)、楊更社(1999)、葛修潤(1999)等研究了巖石材料受力情況與裂紋結構、CT數(shù)的關系，并建立了相關的理論與公式，并研究了巖石內(nèi)部微裂紋演化與CT數(shù)間的關系；康志勤
(2009)等進行了油頁巖從常溫到600°C高溫下的熱破裂過程顯微觀測和分析，確定了原油的熱破裂閥值溫度；楊棟(2011)等研究了不同地區(qū)油頁巖在100°C和600°C下裂縫變化情況，揭示了不同地區(qū)油頁巖成因不同，在高溫下會形成不同孔隙連通模式；郭和坤(2010)等研究了巖石樣品的CT圖像讀取、顯示控制、一維分析、二維分析等問題；周楓(2013)等將CT技術和顯微鏡下巖石薄片鑒定技術結合起來，通過建立鑒定的巖心樣品的礦物成分和含量，與三維灰度圖像之間的關系，實現(xiàn)研究巖心的各項異性特征。然而國內(nèi)沒有專用于巖石CT圖像預處理和確定分割閥值的方法，只能借助醫(yī)用CT的方法，而醫(yī)用CT圖像的預處理和確定分割閥值有其臨床的獨特性，不能滿足巖石的CT圖像的非均質性，不適用巖石樣品分析，而國內(nèi)關于巖石CT圖像的預處理和確定灰度閥值方面研究工作還鮮見報道。
[0004]現(xiàn)有的分析火山巖儲集空間的尺度受限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，旨在解決現(xiàn)有的分析火山巖儲集空間的尺度受限制的問題。
[0006]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，該火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法包括以下步驟:
[0007]步驟一，綜合考慮反映火山巖巖石的特征，選擇具有代表性的巖樣，從噴溢相、爆發(fā)相、浸入相、火山通道相和火山沉積相五種巖相中，選出與油氣分布關系較大的巖相/巖性，做CT掃描實驗，工業(yè)CT、微米CT或納米CT ；
[0008]步驟二，火山巖CT2D圖像的采集，按完全投影數(shù)據(jù)方式進行圖像序列采集，獲得CT三維重構的一手2DCT圖像資料；
[0009]步驟三，2DCT圖像數(shù)據(jù)的預處理，將較差的原始圖像變的清晰、信息量豐富的可用圖像，有效地去掉圖像中的噪聲、突出圖像中邊緣或感興趣的區(qū)域，引進了鄰域內(nèi)像素的方差作為兩種方法的銜接紐帶，既消除了噪聲的影響又增強了圖像的邊緣；[0010]步驟四，疊加圖像形成三維數(shù)據(jù)體；以預處理過的2DCT圖像為支撐點，利用Amira軟件建立三維數(shù)據(jù)體，為火山巖CT三維重構奠定基礎；
[0011]步驟五，三維重構體二值化閥值方法的改進及確立；綜合學習了解閥值分割方法、邊緣分割方法和區(qū)域分割方法，進行改進提升，重新修訂OstU法，建立了火山巖CT圖像三維重構的二值化閥值分割方法；
[0012]步驟六，建立火山巖CT圖像的三維重構模型，并進行三維顯示；基于步驟三獲得預處理后的火山巖2DCT圖像，進一步結合步驟四、步驟五，實現(xiàn)火山巖CT圖像二值化的三維重構，在利用Amira軟件進行體顯示。
[0013]進一步，在步驟三中，圖像預處理將均值濾波和中值濾波兩種方法進行結合，重新考慮了兩組的自身相似性和兩組間的相似性的關系，并建立相應公式。
[0014]進一步，在步驟三中，CT圖像預處理是對CT圖像進一步處理與分析的先行步驟，設M是3X3的正方形鄰域，當正方形鄰域內(nèi)的方差大于等于ε 臨界值( ε臨界值=l8)時，用中值濾波進行圖像預處理，當正方形鄰域內(nèi)的方差小于ε 臨界值( ε 臨界值=18)時，用均值濾波進行預處理。
[0015]進一步，均值濾波的預處理方法為:對于給定的圖像f (X，y)中的每一個點(m, η),取鄰域Α，設A含有N個像素，取平均值作為預處理后所得圖像像素點(m，η)處的灰度，設M是3X3的正方形鄰域，點(m, η)位于M中心，具體公式如下:
[0016]
【權利要求】
1.一種火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，該火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法包括以下步驟: 步驟一，綜合考慮反映火山巖巖石的特征，選擇具有代表性的巖樣，從噴溢相、爆發(fā)相、浸入相、火山通道相和火山沉積相五種巖相中，選出與油氣分布關系較大的巖相/巖性，做CT掃描實驗，工業(yè)CT、微米CT或納米CT ； 步驟二，火山巖CT2D圖像的采集，按完全投影數(shù)據(jù)方式進行圖像序列采集，獲得CT三維重構的一手2DCT圖像資料； 步驟三，2DCT圖像數(shù)據(jù)的預處理，將較差的原始圖像變的清晰、信息量豐富的可用圖像，有效地去掉圖像中的噪聲、突出圖像中邊緣或感興趣的區(qū)域，引進了鄰域內(nèi)像素的方差作為兩種方法的銜接紐帶，既消除了噪聲的影響又增強了圖像的邊緣； 步驟四，疊加圖像形成三維數(shù)據(jù)體；以預處理過的2DCT圖像為支撐點，利用Amira軟件建立三維數(shù)據(jù)體，為火山巖CT三維重構奠定基礎； 步驟五，三維重構體二值化閥值方法的改進及確立；綜合學習了解閥值分割方法、邊緣分割方法和區(qū)域分割方法，進行改進提升，重新修訂Ostu法，建立了火山巖CT圖像三維重構的二值化閥值分割方法； 步驟六，建立火山巖CT圖像的三維重構模型，并進行三維顯示；基于步驟三獲得預處理后的火山巖2DCT圖像，進一步結合步驟四、步驟五，實現(xiàn)火山巖CT圖像二值化的三維重構，在利用Amira軟件進行體顯示。
2.如權利要求1所述的火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，在步驟三中，圖像預處理將均值濾波和中值濾波兩種方法進行結合，重新考慮了兩組的自身相似性和兩組間的相似性的關系，并建立相應公式。
3.如權利要求1所述的火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，在步驟三中，CT圖像預處理是對CT圖像進一步處理與分析的先行步驟，設M是3X3的正方形鄰域，當正方形鄰域內(nèi)的方差大于等于ε ε l|S?Mt=18)時，用中值濾波進行圖像預處理，當正方形鄰域內(nèi)的方差小于ε ε ||&_=18)時，用均值濾波進行預處理。
4.如權利要求2所述的火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，均值濾波的預處理方法為:對于給定的圖像f (x，y)中的每一個點(m，n)，取鄰域A，設A含有N個像素，取平均值作為預處理后所得圖像像素點(m，η)處的灰度，設M是3 X 3的正方形鄰域，點(m, η)位于M中心,具體公式如下:
5.如權利要求1所述的火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，建立火山巖CT圖像預處理的方法，具體公式如下
6.如權利要求1所述的火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，灰度圖像的具處理公式如下:
7.如權利要求1所述的火山巖CT圖像的預處理和確定分割閥值的方法，其特征在于，在步驟五中閥值分割法基于Otsu法進行改進提升，方法為: 給定一幅火山巖CT圖像灰度級的取值范圍為G= {0，1，2---，L-1, }，大小為MXN的圖像，假設灰度級為i的像素點數(shù)為Hii,各灰度級的分布概率為:
【文檔編號】G06T17/00GK103871064SQ201410113877
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權日:2014年3月25日
【發(fā)明者】王民, 王文廣, 盧雙舫 申請人:中國石油大學(華東)