CN103325117B - 一种基于matlab的岩心图像处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像处理技术领域，公开了一种基于MATLAB的岩心图像处理方法及系统。该方法包括：找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律；根据色彩变化规律进行颜色通道变换；具体方法为：针对红色铸体，通过函数d=mod((R‑B),255)进行颜色通道变换；针对蓝色铸体，通过函数d=mod((B‑R),255)进行颜色通道变换；通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序。本发明能够准确地分割出岩心图像中的岩石骨架和孔隙，为构建数字岩心和岩石物理数值模拟提供建模基础资料。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，主要适用于基于MATLAB的岩心图像处理方法及系统。
背景技术
非常规油气储层，比如含气页岩、致密砂岩、碳酸盐岩、油砂等，是目前和今后一个时期勘探开发的主要对象。在对这些储层进行常规岩石物理实验的过程中，遭遇到诸多困难，如低孔低渗岩心驱替困难，裂缝发育的碳酸盐岩储层取心困难等。并且，岩石物理实验无法定量研究储层微观参数对岩石宏观物理属性的影响，反应岩石微观结构的孔隙模型。数字岩心技术以数字化岩心为基础，以岩石物理数值模拟为手段，成为了一个必然的发展方向。
数字岩心建模的方法有两大类，物理实验法和数值重建法。物理实验法是借助高倍光学显微镜、扫描电镜和CT成像仪等高精度仪器获取岩心的二维图像，之后对二维图像进行三维重建即可得到三维数字岩心；数值重建法借助岩心二维图像等少量资料，通过图像分析提取建模信息，之后采用重建算法建立数字岩心。数值重建法建立数字岩心所需的基本资料通常为岩心切片图像或CT得到的二维图像。岩心切片图像最常用的就是铸体薄片。由于铸体薄片一般为彩色图像，因此获取建模资料前，首先需要将彩色二维图像转化为二值图像，分割出岩石骨架和孔隙。
目前对岩心的彩色图像处理方法主要是将彩色图像转换为灰度图像，然后再采用对灰度图像进行处理的相同技术将其变为二值图像。由于彩色图像提供了比灰度图像更为丰富的信息，因此彩色图像处理可以看成是灰度图像处理技术在各种颜色空间上的应用，与直接将其转换为灰度图像再进行处理有着本质的区别。因为人眼对亮度具有适应性，即在一幅复杂图像的任一点上只能识别出几十种灰度级，但可以识别成千上万种颜色，所以许多情况下，单纯利用灰度信息无法从背景中提取出目标，还必须借助于色彩信息。
目前，主要的彩色图像处理方法包括直方图阈值方法、特征空间聚类、基于区域的方法、边缘检测、模糊方法、神经元网络等。但是，还没有一个通用的分割算法和颜色空间可以胜任所有的彩色图像分割。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于MATLAB的岩心图像处理方法及系统，它能够准确地分割出岩心图像中的岩石骨架和孔隙，为构建数字岩心和岩石物理数值模拟提供了准确的建模基础资料。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于MATLAB的岩心图像处理方法，包括：
找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律；
根据所述的色彩变化规律进行颜色通道变换；具体方法为：
针对红色铸体，通过函数d=mod((R-B),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（R-B）除255后的余；
针对蓝色铸体，通过函数d=mod((B-R),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（B-R）除255后的余；
通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于所述比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序。
进一步地，所述找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律，包括：
利用MATLAB软件对所述待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，提取出所述待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色数值；选取至少100个目标像素点，通过对所述目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；选取至少100个非目标像素点，通过对所述非目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到非目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，目标像素点为铸体颜色所代表的区域的像素点，非目标像素点为非铸体颜色所代表的区域的像素点。
进一步地，在所述通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像之后，通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整。
进一步地，所述通过人机交互，对比较阈值t进行调整包括：通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整；如果所述的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t；如果所述的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t。
进一步地，所述比较阈值t的初始值为所述d值的一半。
本发明还提供了一种基于MATLAB的岩心图像处理系统，包括：
分析模块，用于找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律；
颜色通道变换模块，用于根据所述的色彩变化规律进行颜色通道变换；具体方法为：
针对红色铸体，通过函数d=mod((R-B),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（R-B）除255后的余；
针对蓝色铸体，通过函数d=mod((B-R),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（B-R）除255后的余；
图像转换模块，用于通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于所述比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序。
进一步地，所述分析模块，具体用于利用MATLAB软件对所述待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，提取出所述待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色数值；选取至少100个目标像素点，通过对所述目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；选取至少100个非目标像素点，通过对所述非目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到非目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，目标像素点为铸体颜色所代表的区域的像素点，非目标像素点为非铸体颜色所代表的区域的像素点。
进一步地，还包括：阈值调整模块，用于在所述通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像之后，通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整。
进一步地，所述阈值调整模块，具体用于通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整；如果所述的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t；如果所述的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t。
进一步地，所述比较阈值t的初始值为所述d值的一半。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的基于MATLAB的岩心图像处理方法及系统，基于Matlab强大的图像处理分析能力，充分利用彩色图像颜色通道信息，找出色彩变化规律，针对不同铸体颜色的岩心图像，调整相关参数进行处理，得到岩心二值图像。由于得到的岩心二值图像是在充分利用彩色图像颜色通道信息的基础上，通过找出色彩变化规律得到的，无需将彩色图像转换为灰度图像，因此得到的二值图像能够准确地分割出岩心图像中的岩石骨架和孔隙，为构建数字岩心和岩石物理数值模拟提供了准确的建模基础资料。本发明简单方便、处理速度快、分析处理准确性高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于MATLAB的岩心图像处理方法的流程图；
图2为通过本发明实施例1提供的基于MATLAB的岩心图像处理方法对待处理的岩心铸体薄片图进行图像转换得到的二值图像。
具体实施方式
为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于MATLAB的岩心图像处理方法及系统的具体实施方式及工作原理进行详细说明。
由图1可知，本发明实施例提供的基于MATLAB的岩心图像处理方法包括：
找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律。具体操作步骤为：
a.利用MATLAB软件对待处理的岩心彩色图像进行数字化读取；
b.提取出待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色数值；
c.选取至少100个目标像素点，通过对这些目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，目标像素点为铸体颜色所代表的区域的像素点，也就是需要提取的岩石孔隙所代表的像素点；
d.选取多组目标像素点，发现都能够得出目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律。因此，目标色彩变化有相同的规律；
e.选取至少100个非目标像素点，通过对这些非目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到非目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，非目标像素点为非铸体颜色所代表的区域的像素点，也就是需要提取的岩石骨架所代表的像素点。
f.由此，将目标像素点与非目标像素点的R与B值的差值分别画出两条曲线，发现有明显的界限，通过这种规律可进行图像分割。
根据分析得到的色彩变化规律进行颜色通道变换；具体方法为：
针对红色铸体，在MATLAB中，通过函数d=mod((R-B),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（R-B）除255后的余；
针对蓝色铸体，在MATLAB中，通过函数d=mod((B-R),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（B-R）除255后的余；
通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心彩色图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序。
通过人机交互，对比较阈值t进行调整；具体的，如果得到的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t，从而使得到的二值图像中的白色区域与原岩心彩色图像中的彩色区域相等，即二值图像逐步达到人眼能区别的色彩标准。如果得到的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t，从而使得到的二值图像中的白色区域与原岩心彩色图像中的彩色区域相等，即二值图像逐步达到人眼能区别的色彩标准。需要说明的是，比较阈值t是可以任意选取的，为了节省图像处理的计算时间，将比较阈值t的初始值设置为d值的一半。
本发明提供的一种基于MATLAB的岩心图像处理系统，包括：
分析模块，用于找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律；分析模块，具体用于利用MATLAB软件对待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，提取出待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色数值；选取至少100个目标像素点，通过对目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；选取至少100个非目标像素点，通过对非目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到非目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，目标像素点为铸体颜色所代表的区域的像素点，非目标像素点为非铸体颜色所代表的区域的像素点。
颜色通道变换模块，用于根据色彩变化规律进行颜色通道变换；具体方法为：
针对红色铸体，通过函数d=mod((R-B),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（R-B）除255后的余；
针对蓝色铸体，通过函数d=mod((B-R),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为（B-R）除255后的余；
图像转换模块，用于通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序；
阈值调整模块，用于在通过函数BW=im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像之后，通过人机交互，对比较阈值t进行调整；阈值调整模块，具体用于通过人机交互，对比较阈值t进行调整；如果二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t；如果二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t。
需要说明的是，比较阈值t的初始值为d值的一半。
实施例1
选取某油田岩心铸体薄片，尺寸大小为768*1024像素。填充铸体孔隙的颜色为红色，其它地方都视为骨架。具体的图像处理的步骤包括：
1）利用MATLAB软件中的图像读取程序包对待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，再分别提取出待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色值；再分别选取100个目标像素点和100个非目标像素点，通过对比分析分别得到目标像素点和非目标像素点的色彩变化规律。在本实施例中，目标像素点的色彩变化规律为R与B值的差值比其他基色数值的差值大，非目标像素点的色彩变化规律也为R与B值的差值比其他基色数值的差值大；且目标像素点的R-B值与非目标像素点的R-B值之间有明显的界限，可通过提取该界限值来进行岩心图像分割；
2）利用MATLAB软件，通过下述方法实现颜色通道变换：
d=mod((R-B),255);
3）通过下述方法将岩心彩色图像转换成二值图像：
BW=im2bw(d>t);
其中，比较阈值t为37.588；
4）对得到的二值图像进行人眼识别。如果得到的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t，从而使得到的二值图像中的白色区域与原岩心彩色图像中的彩色区域相等，即二值图像逐步达到人眼能区别的色彩标准。如果得到的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t，从而使得到的二值图像中的白色区域与原岩心彩色图像中的彩色区域相等，即二值图像逐步达到人眼能区别的色彩标准。结果表明，当比较阈值t为60时，得到的岩心二值图像能更准确地分割出岩石骨架和孔隙，如图2所示。由图2可知，白色为孔隙，黑色为骨架。本发明分割效果好，边缘清晰且无毛刺。
实施例2
选取某油田岩心铸体薄片，尺寸大小为740*540像素。填充铸体孔隙的颜色为蓝色，其它地方都视为骨架。具体的图像处理的步骤包括：
1）利用MATLAB软件中的图像读取程序包对待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，再分别提取出待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色值；再分别选取100个目标像素点和100个非目标像素点，通过对比分析分别得到目标像素点和非目标像素点的色彩变化规律。在本实施例中，目标像素点的色彩变化规律为R与B值的差值比其他基色数值的差值大，非目标像素点的色彩变化规律也为R与B值的差值比其他基色数值的差值大；且目标像素点的B-R值与非目标像素点的B-R值之间有明显的界限，可通过提取该界限值来进行岩心图像分割；
2）利用MATLAB软件，通过下述方法实现颜色通道变换：
d=mod((B-R),255);
3）通过下述方法将岩心彩色图像转换成二值图像：
BW=im2bw(d>t);
其中，比较阈值t为28.113；
4）对得到的二值图像进行人眼识别。如果得到的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t，从而使得到的二值图像中的白色区域与原岩心彩色图像中的彩色区域相等，即二值图像逐步达到人眼能区别的色彩标准。如果得到的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t，从而使得到的二值图像中的白色区域与原岩心彩色图像中的彩色区域相等，即二值图像逐步达到人眼能区别的色彩标准。结果表明，当比较阈值t为40时，得到的岩心二值图像能更准确地分割出岩石骨架和孔隙。本发明分割效果好，边缘清晰且无毛刺。
本发明提供的基于MATLAB的岩心图像处理方法及系统，基于Matlab强大的图像处理分析能力，充分利用彩色图像颜色通道信息，找出色彩变化规律，针对不同铸体颜色的岩心图像，调整相关参数进行处理，得到岩心二值图像。由于得到的岩心二值图像是在充分利用彩色图像颜色通道信息的基础上，通过找出色彩变化规律得到的，无需将彩色图像转换为灰度图像，因此得到的二值图像能够准确地分割出岩心图像中的岩石骨架和孔隙。在处理过程中，可实时进行人机互动，根据图像显示需要调整参数，得到人眼能准确区分的岩心二值图像，进一步确保了得到的二值图像能够准确地分割出岩心图像中的岩石骨架和孔隙，为构建数字岩心和岩石物理数值模拟提供了准确的建模基础资料。本发明简单方便、处理速度快、人机互动性强、分析处理准确性高。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于MATLAB的岩心图像处理方法，其特征在于，包括：
找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律；
根据所述的色彩变化规律进行颜色通道变换，针对不同铸体颜色的岩心图像，调整相关参数进行处理；具体方法为：
针对红色铸体，通过函数d＝mod((R-B),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为(R-B)除255后的余；
针对蓝色铸体，通过函数d＝mod((B-R),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为(B-R)除255后的余；
通过函数BW＝im2bw(d>t)将岩心彩色图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于所述比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序。
2.如权利要求1所述的基于MATLAB的岩心图像处理方法，其特征在于，所述找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律，包括：
利用MATLAB软件对所述待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，提取出所述待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色数值；选取至少100个目标像素点，通过对所述目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；选取至少100个非目标像素点，通过对所述非目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到非目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，目标像素点为铸体颜色所代表的区域的像素点，非目标像素点为非铸体颜色所代表的区域的像素点。
3.如权利要求1所述的基于MATLAB的岩心图像处理方法，其特征在于，在所述通过函数BW＝im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像之后，通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整。
4.如权利要求3所述的基于MATLAB的岩心图像处理方法，其特征在于，所述通过人机交互，对比较阈值t进行调整包括：通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整；如果所述的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t；如果所述的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的基于MATLAB的岩心图像处理方法，其特征在于，所述比较阈值t的初始值为所述d值的一半。
6.一种基于MATLAB的岩心图像处理系统，其特征在于，包括：
分析模块，用于找到待处理的岩心彩色图像中像素点的色彩变化规律；
颜色通道变换模块，用于根据所述的色彩变化规律进行颜色通道变换，针对不同铸体颜色的岩心图像，调整相关参数进行处理；具体方法为：
针对红色铸体，通过函数d＝mod((R-B),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为(R-B)除255后的余；
针对蓝色铸体，通过函数d＝mod((B-R),255)进行颜色通道变换；其中，R为组成红色的目标像素点，B为组成蓝色的目标像素点，d为(B-R)除255后的余；
图像转换模块，用于通过函数BW＝im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像；其中，t为比较阈值，BW为二值化后的图像数据体，im2bw为基于所述比较阈值的真彩图像进行二值图像变换的应用程序。
7.如权利要求6所述的基于MATLAB的岩心图像处理系统，其特征在于，所述分析模块，具体用于利用MATLAB软件对所述待处理的岩心彩色图像进行数字化读取，提取出所述待处理的岩心彩色图像中每个像素点的颜色通道R、G、B三基色数值；选取至少100个目标像素点，通过对所述目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；选取至少100个非目标像素点，通过对所述非目标像素点的R、G、B值进行对比分析，得到非目标像素点的R与B值的差值比其他基色数值的差值大的色彩变化规律；其中，目标像素点为铸体颜色所代表的区域的像素点，非目标像素点为非铸体颜色所代表的区域的像素点。
8.如权利要求6所述的基于MATLAB的岩心图像处理系统，其特征在于，还包括：阈值调整模块，用于在所述通过函数BW＝im2bw(d>t)将岩心图像转换成二值图像之后，通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整。
9.如权利要求8所述的基于MATLAB的岩心图像处理系统，其特征在于，所述阈值调整模块，具体用于通过人机交互，对所述比较阈值t进行调整；如果所述的二值图像中的白色区域大于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏小，需要增大比较阈值t；如果所述的二值图像中的白色区域小于原岩心彩色图像中的彩色区域，则说明预设的比较阈值t偏大，需要减小比较阈值t。
10.如权利要求6-9中任意一项所述的基于MATLAB的岩心图像处理系统，其特征在于，所述比较阈值t的初始值为所述d值的一半。
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2013
- 2013-06-17 CN CN201310239326.5A patent/CN103325117B/zh active Active
Patent Citations (1)
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|---|---|
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