CN101738402A - 一种岩样二维ct图像分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩样二维CT图像分析系统；图像读取模块打开从岩样核磁CT仪器中采集的tiff格式图片，从内存中取出对应的图片数据显示在主窗口中；显示控制模块对已选取的图像进行灰度输出控制，提供直观的图像对岩芯进行定性分析；一维分析模块在岩心图像上显示水平和垂直两条线，显示鼠标悬停点的灰度值，直方图的形式显示在主窗口右侧，实现对岩样特征的定量分析；二维分析模块首先创建一个感兴趣区，兴趣区是一个与岩心图像等大的布尔类型矩阵，设为1的点被认为是兴趣区；对兴趣区内的点进行分析，对面孔率、分选系数等参数进行计算，从而得到任意形状的裂缝、微裂缝、孔洞以和非均质性特点的定量结果；实现对岩样定量、定性分析。

Description

一种岩样二维CT图像分析系统

技术领域

本发明涉及一种油气储层岩样二维CT图像的定性和定量分析系统。

现有技术

针对石油天然气储层岩石样品中不同程度地发育有裂缝、微裂缝、孔洞和具有非均质性特点，对岩样进行定性和定量的分析能够科学的对岩样做出评价，有利于油气田开发。

目前国内没有专用于岩样二维CT图像分析的软件，只能通过直接观察岩样二维CT图像的方式对岩样作定性分析，不能进行定量分析。医学上应用的CT分析软件不针对岩石样品，不能够对岩石的非均质性进行分析，因此使用功能受到很大局限，不适用于岩石样品分析。

发明内容

本发明的目的是根据石油天然气储层岩石样品中不同程度地发育有裂缝、微裂缝、孔洞和具有非均质性特点，提供一种岩样二维CT图像分析的系统。通过这套系统，提高定性分析的准确性，实现岩样二维CT图像定量分析，达到对岩样内裂缝、微裂缝、孔洞的发育特征、发育程度和岩石非均质性特征进行定量分析的目的。

本发明的岩样二维CT图像分析系统是：通过计算机技术，对从岩样核磁CT仪器中采集的tiff格式图片进行定性和定量分析。本岩样二维CT图像分析系统分为图像读取、显示控制、一维分析和二维分析四大部分：

(1)图像读取模块允许同时打开多幅从岩样核磁CT仪器中采集的tiff格式图片，对其进行解码之后装入内存，同时计算每幅图的缩略图，并显示在缩略图列表中；点选缩略图时，根据鼠标点击位置计算出选择的图像，并从内存中取出对应的图片数据显示在主窗口中；

(2)显示控制模块主要有两个函数，其中伪彩色处理函数能够将灰度图转化为彩色图；灰度显示上下限控制函数能够使上限以上的像素全部显示为白色，下限以下的像素显示为黑色，上下限之间灰度从0-255均匀分布；显示模块的目的是增强视觉显示效果，提供更直观的图像以突出岩石样品中不同程度发育的裂缝、微裂缝、孔洞及非均质性等特点，实现对岩心进行定性分析；

(3)一维分析模块在岩心图像上显示水平和垂直两条直线，并使用鼠标移动它们的交点，同时显示鼠标悬停点的灰度值；通过提取两条线上的图像数据，将它们以直方图的形式显示在主窗口右侧，或者输出到文本中；一维分析模块用于实现对岩样内裂缝、微裂缝、孔洞等的发育特征、发育程度以及岩石非均质性特征等进行定量分析；

(4)二维分析模块运行时，首先需要创建一个感兴趣区，这一过程分两步：第一步是画定区域，有三个形状绘制模块，用于实现使用鼠标在岩心图像上绘制圆形、矩形和任意形状的功能；其中圆形和矩形的尺寸位置可以随时修改，任意形状的边界计算采用了一种逐行扫描以获得选区的算法；另外还有一个模块提供直接输入灰度范围的功能，在选择区域之后，第二步是根据用户的决定将区域添加到兴趣区或从兴趣区内删除，兴趣区是一个与岩心图像等大的布尔类型矩阵，设为1的点被认为是兴趣区，兴趣区创建以后，二维分析模块将对兴趣区内的点进行分析，首先是统计点数并绘出直方图，之后对面孔率、分选系数参数进行计算，从而达到定量研究任意形状的裂缝、微裂缝、孔洞以及非均质性特点的目的。

除了用于打开图像的图像读取模块是每次运行必操作的模块之外，其他三个模块都是各自独立的。它们负责完成不同的任务，共同为岩样二维CT图像分析服务。

发明的效果

该系统在多个油气田储层岩石裂缝、微裂缝、孔洞等的发育特征分析中得到了实际应用，如应用于大庆深层天然气特殊岩性火山岩、砾岩储层岩石孔隙结构特征的分析，取得了很好的应用效果。

附图说明

图1岩样二维CT图像分析系统总流程图。

图2岩样二维CT图像分析系统图像分析处理模块流程图。

图3岩样二维CT图像分析系统兴趣区分析模块流程图。

具体实施实方式

下面根据附图对本发明提供的一种岩样二维CT图像分析系统结构加以叙述。

系统运行并初始化之后，如果用户点击打开图片按钮，那么会弹出一个打开图片对话框，帮助用户选择要打开的图片；如果用户单击新建按钮，则清空已经打开的图片；如果用户单击缩略图，则将该图片设置为活动图，并显示在主窗口中；如果用户单击退出按钮则结束程序。在已设置活动图的基础上，系统允许用户对其进行分析和处理，如图1所示。

点击打开/关闭灰度条按钮会显示或者隐藏灰度条对话框，该对话框用于控制灰度显示上下限，控制方程为：

$f(\mathrm{gray},\mathrm{top},\mathrm{down})=\left\{\begin{array}{c}255,(\mathrm{gray}\&GreaterEqual;\mathrm{top})\\ \frac{\mathrm{gray}-\mathrm{down}}{\mathrm{top}-\mathrm{down}}\&times;255,(\mathrm{down}<\mathrm{gray}<\mathrm{top})\\ 0,(\mathrm{gray}\&le;\mathrm{down})\end{array}\right.$

式中gray为像素点的灰度，top和down分别为灰度条上设置的最大和最小灰度。

点击黑白/彩色按钮能够切换图像色彩(灰度/伪彩色)显示方式，伪彩色算法如下：

$r\left(\mathrm{gray}\right)=\left\{\begin{array}{c}0,(\mathrm{gray}\&le;128)\\ (\mathrm{gray}-128)\&times;4,(\mathrm{gray}>128,\mathrm{gray}<192)\\ 255,(\mathrm{gray}\&GreaterEqual;192)\end{array}\right.$

$g\left(\mathrm{gray}\right)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{gray}\&times;4,(\mathrm{gray}<64)\\ 255,(64\&le;\mathrm{gray}\&le;192)\\ (255-\mathrm{gray})\&times;4,(\mathrm{gray}\&GreaterEqual;192)\end{array}\right.$

$b\left(\mathrm{gray}\right)=\left\{\begin{array}{c}255,(\mathrm{gray}\&le;64)\\ (128-\mathrm{gray})\&times;4,(64<\mathrm{gray}<128)\\ 0,(\mathrm{gray}\&GreaterEqual;128)\end{array}\right.$

式中函数r()，g()，b()分别用于求该像素点红、绿、蓝三个通道的色值，gray为该像素点的灰度值。

用户点击投影线按钮会切换显示/隐藏水平和垂直两条投影线。当用户在主窗口中单击鼠标左键拖动的时候，会改变这两条线交点的位置，并重新计算两条线所经过点的灰度值，这些灰度值被以直方图的形式显示在主窗口右侧。单击保存按钮会打开一个保存文件对话框，用于保存这些数值。

单击兴趣区按钮会打开/关闭感兴趣区(二维分析)模块。

以上这部分功能的流程见图2。

用户在兴趣区模块中创建兴趣区之后，自动统计不同的灰度值在兴趣区中所包含的点数，依此做直方图。并找出最大最小灰度值，作为直方图坐标值的范围。

面孔率、分选系数、均质系数和平均值的计算方法如下：

(1)面孔率(％)＝面孔频率/总频率；

(2)分选系数CCR：

其中

(3)均质系数a：a＝(∑r_ia_i)/r_max；

(4)平均值G_aver为几何平均值。

这套方法的软件在Windows XP以上版本的操作系统下运行，并在中石油廊坊分院渗流所承担的多项研究工作中得到具体的实施。例如在大庆深层天然气特殊岩性火山岩、砾岩储层岩石孔隙结构特征的分析工作中，应用这套方法分析了170个岩心的二维CT岩石图像，给出了每个岩心的图像灰度频率分布图及图像特征描述，不仅对气孔溶洞、裂缝、微裂缝、高密度条带等岩石特征进行了定性描述，还给出了面孔率、图像灰度平均值、分选系数、均质系数等定量分析结果，取得了很好的应用效果。

Claims (1)

1.一种岩样二维CT图像分析系统，包括核磁CT仪器和计算机系统，其特征在于：计算机系统还包括有图像读取、显示控制、一维分析和二维分析四大部分：

(1)图像读取模块允许同时打开多幅从岩样核磁CT仪器中采集的tiff格式图片，对其进行解码之后装入内存，同时计算每幅图的缩略图，并显示在缩略图列表中，点选缩略图时会根据鼠标点击位置计算出选择的是哪一幅图，之后从内存中取出对应的图片数据显示在主窗口中；

(2)显示控制模块是对已选取的图像进行灰度输出控制，包括有两个函数，其中伪彩色处理函数能够将灰度图转化为彩色图，同时调整彩色输出范围，突出岩石样品中不同程度发育的裂缝、微裂缝、孔洞和非均质性特点；灰度显示上下限控制函数能够使上限以上的像素全部显示为白色，下限以下的像素显示为黑色，上下限之间灰度丛0-255均匀分布；提供直观的图像对岩芯进行定性分析；

(3)一维分析模块在岩心图像上显示水平和垂直两条线，显示鼠标悬停点的灰度值，鼠标拖拽时显示水平和垂直投影线灰度分布直方图，查看和保存直方图数据，通过提取两条线上的图像数据，将它们以直方图的形式显示在主窗口右侧，或者输出到文本中实现对岩样内裂缝、微裂缝、孔洞的发育特征、发育程度和岩石非均质性特征进行定量分析；

(4)二维分析模块运行时，首先创建一个感兴趣区，这一过程分两步：第一步是画定区域；包括三个形状绘制模块，提供使用鼠标在岩心图像上绘制圆形、矩形和任意形状的功能，其中圆形和矩形的尺寸位置可以修改，任意形状的边界计算采用一种逐行扫描以获得选区的算法；另外还包括一个提供直接选择灰度范围功能的模块；在选择区域之后，第二步是根据用户的决定将区域添加到兴趣区或从兴趣区内删除；兴趣区是一个与岩心图像等大的布尔类型矩阵，设为1的点被认为是兴趣区；兴趣区创建之后，二维分析模块将对兴趣区内的点进行分析，首先是统计点数并绘出直方图，之后对面孔率、分选系数参数进行计算，从而得到任意形状的裂缝、微裂缝、孔洞以和非均质性特点的定量结果。

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