本發(fā)明涉及地球物理探測技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正方法及裝置。

背景技術(shù)：

近年來，微納CT技術(shù)更廣泛的應(yīng)用于包括地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理等領(lǐng)域，以頁巖為例，由于其特殊的頁巖油氣存儲方式，對于其內(nèi)部納米級孔喉分布的狀況的研究極為重要。傳統(tǒng)的方法很難無損的實現(xiàn)頁巖微納孔隙研究，使用X射線掃描存在分辨率不夠，信噪比低，弱吸收物體難成像等困難。第三代同步輻射光的引入將在光源層面為提高分辨率提供硬件上的可能，但隨之帶來的問題是在樣品臺旋轉(zhuǎn)過程中可能發(fā)生的偏移，如果不進行很好的校正將產(chǎn)生嚴重的偽影。目前針對納米CT投影數(shù)據(jù)的校正方法集中在對于投影質(zhì)心或標定物的最小二乘正弦擬合上，但噪音的存在會使得所稱出的像在形態(tài)上存在問題，很難精確地實現(xiàn)頁巖的微納孔隙研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品納米級孔喉，微米級孔隙的刻畫。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正方法，該方法包括：利用平面積分交叉校驗算法進行上下偏移校正；利用基于邊緣檢測的最鄰近圖像元相似性算法進行左右偏移校正，其中：所述利 用平面積分交叉校驗算法進行上下偏移校正的步驟包括：對每一角度的投影數(shù)據(jù)分別進行預(yù)處理；以中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，對靠近中心的n行投影數(shù)據(jù)做互相關(guān)處理得到對應(yīng)的上下偏移值并進行校正；及對其他角度的投影數(shù)據(jù)分別與相鄰的更靠近中心角度投影數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)及中心n行的投影數(shù)據(jù)進行互相關(guān)比較，分別得出其他角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏差值，并把所述偏差值的平均數(shù)記為該角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的上下偏移值，其中n為預(yù)設(shè)正整數(shù)；所述利用基于邊緣檢測的最鄰近圖像元相似性算法進行左右偏移校正的步驟包括：以所述中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，確定迭代比較方向及比較方法并進行Canny邊緣校正；對兩幅邊界圖像進行預(yù)處理，包括依照所述上下偏移值進行上下偏移校正及對所述邊界圖像依據(jù)不同的偏差預(yù)設(shè)值計算所述兩幅邊界圖像的可比較區(qū)域；對所述可比較區(qū)域內(nèi)的所有像素分別進行相似性比較，取相關(guān)性最大的值作為該角度的左右偏移值。

另一方面，本發(fā)明提供了一種頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正裝置，該裝置包括：上下偏移校正模塊，用于利用平面積分交叉校驗算法進行上下偏移校正；左右偏移校正模塊，用于利用基于邊緣檢測的最鄰近圖像元相似性算法進行左右偏移校正，其中：所述上下偏移校正模塊包括：上下方向預(yù)處理單元，用于對每一角度的投影數(shù)據(jù)分別進行預(yù)處理；中心角度上下處理單元，用于以中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，對靠近中心的n行投影數(shù)據(jù)做互相關(guān)處理得到對應(yīng)的上下偏移值并進行校正；及其他數(shù)據(jù)上下處理校準單元，用于對其他角度的投影數(shù)據(jù)分別與相鄰的更靠近中心角度投影數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)及中心n行的投影數(shù)據(jù)進行互相關(guān)比較，分別得出其他角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏差值，并把所述偏差值的平均數(shù)記為該角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的上下偏移值，其中n為預(yù)設(shè)正整數(shù)；所述左右偏移校正模塊包括：迭代比較方向及比較方法確定單元，用于以所述中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，確定迭代比較方向及比較方法并進行 Canny邊緣校正；邊界圖像水平方向預(yù)處理單元，用于對兩幅邊界圖像進行預(yù)處理，包括依照所述上下偏移值進行上下偏移校正及對所述邊界圖像依據(jù)不同的偏差預(yù)設(shè)值計算所述兩幅邊界圖像的可比較區(qū)域；相似性比較單元，用于對所述可比較區(qū)域內(nèi)的所有像素分別進行相似性比較，取相關(guān)性最大的值作為該角度的左右偏移值。

在本發(fā)明中，通過“平面積分交叉校驗算法”對投影數(shù)據(jù)進行上下校正，通過“基于邊緣檢測的最鄰近圖像元相似性算法”對投影數(shù)據(jù)進行左右校正，提高樣品孔隙成像分辨率，并去除了投影數(shù)據(jù)中的偽影，壓制了投影數(shù)據(jù)中的噪聲，能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品納米級孔喉，微米級孔隙的刻畫。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖：

圖1為本發(fā)明較佳實施例提供的頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明較佳實施例提供的頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正裝置的功能模塊示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

參見圖1，本申請實施例提供了一種頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正方法，該方法包括：

步驟S101，對每一角度的投影數(shù)據(jù)分別進行預(yù)處理。

對于每一個角度的投影數(shù)據(jù)的數(shù)字圖像按照水平方向進行求和，可以把求和后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成行向量，將行向量再按照角度順序從上到下排列成矩陣Z，對于該矩陣Z沿行方向作如下處理：

Z'(i，j)＝Z(i，j+1)-Z(i，j)；

上式中Z'為處理后的矩陣，i，j表示矩陣的i行j列。

再對Z'以行方向做歸一化處理即：

Z'(i，:)＝Z'(i，:)/max[Z'(i，:)]；

其中Z'(i，:)為歸一化處理后的矩陣，max[Z'(i，:)]為第i行最大數(shù)值。

步驟S102，以中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，對靠近中心的n行投影數(shù)據(jù)做互相關(guān)處理得到對應(yīng)的上下偏移值并進行校正。

首先估計該行可能發(fā)生的偏差值的絕對值|Δ_max|。

依次假定待校正偏差值Δ遍歷[-Δ_max,Δ_max]；對于每次的預(yù)定偏差值，對待校正數(shù)據(jù)進行偏差處理：

Z'_new(i,j)＝Z'(i,j+Δ)；

與中心數(shù)據(jù)Z'_mid做互相關(guān)計算，即分別求互相關(guān)系數(shù)，公式為：

其中start＝max{1,1-Δ}；end＝min{m,m-Δ}，其中m為所處理圖像一個方向的像素總個數(shù)。其中m可以取512，作為所處理圖像一個方向的像素總個數(shù)，并且可以根據(jù)實際情況不同對m的數(shù)值大小進行改正。

最后確定該角度上下偏移值為Δ_i＝argmax_Δ{corr(i,Δ)}。其中，argmax{}表示對每個角度i所有的偏差值Δ，使得corr(i，·)最大化的Δ記為Δ_i。

步驟S103，對其他角度的投影數(shù)據(jù)分別與相鄰的更靠近中心角度投影數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)及中心n行的投影數(shù)據(jù)進行互相關(guān)比較，分別得出其他角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏差值，并把所述偏差值的平均數(shù)記為該角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的上下偏移值。

對于其他角度數(shù)據(jù)分別與更靠近中心角度的數(shù)據(jù)及上部所述中心幾行數(shù)據(jù)進行如上部所述互相關(guān)比較方法進行偏差值求解，分別與這些作為標準的數(shù)據(jù)求出的偏移值求平均記為該角度下的上下偏移值。

步驟S104，以所述中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，確定迭代比較方向及比較方法并進行Canny邊緣校正。

以中心角度為基準數(shù)據(jù)并設(shè)定中心角度的左右偏移值為0，迭代比較方向為從中心開始，依次對更靠近邊緣角度的鄰近圖像數(shù)據(jù)進行校正。

為了更好地壓制噪聲，可以根據(jù)圖像的性質(zhì)可以選擇比較的方法，這里選取為Canny邊緣檢測。對于每兩幅待比較的圖，對其進行Canny邊緣檢測處理，其中所述Canny邊緣檢測包括：去噪聲，計算梯度和方向角，非最大值抑制和滯后閾值化。分別得到標準圖I和待比較圖J的邊界圖像BW0和BW1，根據(jù)迭代的原理，對于任意迭代，所述標準圖I皆已有左右偏移值；。

步驟S105，對兩幅邊界圖像進行預(yù)處理，包括依照所述上下偏移值進行上下偏移校正及對所述邊界圖像依據(jù)不同的偏差預(yù)設(shè)值計算所述兩幅邊界圖像的可比較區(qū)域。

具體的，對兩幅圖BW0和BW1按照其所在的角度和上述已求出的上下偏移數(shù)值進行上下校正。對于BW0和BW1均按照標準圖I的左右偏差值δ_theta進行左右校正得到BW0new和BW1new。估計該行還可能發(fā)生的偏差值的絕對值|δ_max|。依次假定待校正偏差值δ遍歷[-δ_max，δ_max]，對于每次的預(yù)定偏差值，對待校正數(shù)據(jù)進行偏差處理：BW1newδ(i，j)＝BW1new(i，j+Δ)對于缺少數(shù)據(jù)的部分進行補零處理。

再對此時兩幅圖像按照如下方式求出可以比較的區(qū)域：

up＝max{min{i|s.t.BW0_new(i,:)≠0},min{i|s.t.BW1_new(i,:)≠0}}

down＝min{max{i|s.t.BW0_new(i,:)≠0},max{i|s.t.BW1_new(i,:)≠0}}

left＝max{min{i|s.t.BW0_new(:,i)≠0},min{i|s.t.BW1_new(:,i)≠0}}

right＝min{max{i|s.t.BW0_new(:,i)≠0},max{i|s.t.BW1_new(:,i)≠0}}。

步驟S106，對所述可比較區(qū)域內(nèi)的所有像素分別進行相似性比較，取相關(guān)性最大的值作為該角度的左右偏移值。

具體的，計算不同假定的待校正偏差值δ的相關(guān)系數(shù)：

然后對每個角度theta投影的左右偏移取δ_theta＝argmax_δ{corr(δ)}，其中，argmax{}表示對每個角度theta和所有的偏差值δ，使得corr(δ)最大化的δ記為δ_theta。

綜上所述，通過“平面積分交叉校驗算法”對投影數(shù)據(jù)進行上下校正，通過“基于邊緣檢測的最鄰近圖像元相似性算法”對投影數(shù)據(jù)進行左右校正，提高樣品孔隙成像分辨率，并去除了投影數(shù)據(jù)中的偽影，壓制了投影數(shù)據(jù)中的噪聲，能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品納米級孔喉，微米級孔隙的刻畫。

實施例2

本發(fā)明實施例還提供了一種頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正裝置200，參見圖2，該裝置包括上下偏移校正模塊201和左右偏移校正模塊202，其中所述上下偏移校正模塊201包括：

上下方向預(yù)處理單元2011，用于對每一角度的投影數(shù)據(jù)分別進行預(yù)處理。

中心角度上下處理單元2012，用于對靠近中心的n行投影數(shù)據(jù)做互相關(guān)處理得到對應(yīng)的上下偏移值并進行校正。

其他數(shù)據(jù)上下處理校準單元2013，用于對其他角度的投影數(shù)據(jù)分別與相鄰的更靠近中心角度投影數(shù)據(jù)的投影數(shù)據(jù)及中心n行的投影數(shù)據(jù)進行互相關(guān)比較，分別得出其他角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的偏差值，并把所述偏 差值的平均數(shù)記為該角度的投影數(shù)據(jù)對應(yīng)的上下偏移值，其中n為預(yù)設(shè)正整數(shù)。

左右偏移校正模塊202包括：

迭代比較方向及比較方法確定單元2021，用于以所述中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，確定迭代比較方向及比較方法并進行Canny邊緣校正。

邊界圖像水平方向預(yù)處理單元2022，用于對兩幅邊界圖像進行預(yù)處理，包括依照所述上下偏移值進行上下偏移校正及對所述邊界圖像依據(jù)不同的偏差預(yù)設(shè)值計算所述兩幅邊界圖像的可比較區(qū)域。

相似性比較單元2023，用于對所述可比較區(qū)域內(nèi)的所有像素分別進行相似性比較，取相關(guān)性最大的值作為該角度的左右偏移值。

其中，上下方向預(yù)處理單元2011對每一角度的投影數(shù)據(jù)分別進行預(yù)處理的方法可參見步驟S101的描述。

中心角度上下處理單元2012對靠近中心的n行投影數(shù)據(jù)做互相關(guān)處理得到對應(yīng)的上下偏移值并進行校正的方法可參見步驟S102的描述。

其他數(shù)據(jù)上下處理校準單元2013對其他角度的投影數(shù)據(jù)的處理方法可參見步驟S103的描述。

迭代比較方向及比較方法確定單元2021，以所述中心角度投影數(shù)據(jù)為基準數(shù)據(jù)，確定迭代比較方向及比較方法并進行Canny邊緣校正的方法可參見步驟S104的描述。

邊界圖像水平方向預(yù)處理單元2022對兩幅邊界圖像進行預(yù)處理的步驟可參見步驟S105的描述。包括依照所述上下偏移值進行上下偏移校正及對所述邊界圖像依據(jù)不同的偏差預(yù)設(shè)值計算所述兩幅邊界圖像的可比較區(qū)域

相似性比較單元2023對所述可比較區(qū)域內(nèi)的所有像素分別進行相似性比較，取相關(guān)性最大的值作為該角度的左右偏移值的方法可參見步驟S106的描述。

本申請實施例提供的頁巖納米孔隙結(jié)構(gòu)投影數(shù)據(jù)的幾何校正裝置的處理方法與方法實施例中的步驟相同，技術(shù)效果這里不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的裝置、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當注意，在有些作為替換的實現(xiàn)方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個獨立的部分，也可以是各個模塊單獨存在，也可以兩個或兩個以上模塊集成形成一個獨立的部分。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制 的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。