CN108986035A - 一种含有两根岩芯的数字图像校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿产勘查技术领域，具体涉及一种含有两根岩芯的数字图像校正方法。本发明包括以下步骤：(1)从存储介质中读取采集的岩芯图像数据；(2)对图像进行裁剪，对有效区域建立直角坐标系；(3)对图像进行几何校正和亮度校正；(4)对图像进行平滑处理。本发明解决了现有方法每次只能对含有一根岩芯的数字图像进行校正、且没有考虑光源照射对于图像亮度的影响的技术问题。本发明可以对含有两根岩芯的数字图像进行校正，提高了工程效率，且考虑了照明光源对图像亮度的影响，使得校正后的图像亮度更加均匀，本发明的方法具有普遍适用性，可以简单类推出含有三根岩芯或更多根岩芯的数字图像校正方法。

Description

一种含有两根岩芯的数字图像校正方法

技术领域

本发明属于矿产勘查技术领域，具体涉及一种含有两根岩芯的数字图像校正方法。

背景技术

岩芯是研究地下岩石层结构、了解地下油气层和矿产情况最重要的实物地质资料。岩芯图像采集系统运用光学成像技术，把岩芯表面的光学影像转化为数字图像信息存储到计算机中。与保存岩芯实物相比，岩芯数字图像具有存取方便、不会随着时间推移而发生变化、能保证岩芯的原有特性等优点。

目前用于岩芯数字图像扫描的面阵采集头在使用中还存在一些问题。面阵采集头采集图像的理想位置是垂直于拍摄平面，但由于岩芯是圆柱状不能满足该要求。并且面阵采集头采用的是广角镜头，由于光学系统设计和制造的缺陷及安装误差，不可避免地会使采集得到的图像存在失真。失真图像不能反映岩芯真实特征信息，会影响地质专家对岩芯的分析及后期对岩芯图像的处理。因此，在运用此系统时，必须对失真图像进行校正，使其能够比较真实地反映岩芯的特征信息，满足后期对岩芯图像分析处理的要求。

现有的岩芯图像校正方法，每次只能对含有一根岩芯的数字图像进行校正，因此在获取岩芯数字图像过程中，需要对岩芯进行单根扫描，耗时较多；此外，现有的岩芯图像校正方法，没有考虑光源照射对于图像亮度的影响，校正后的图像亮度不够均匀。因此，亟需研究一种新的岩芯图像校正方法，能够对含有多根岩芯的数字图像进行校正，且充分考虑照明光源对图像亮度的影响，实现提高工程效率、使校正后图像亮度更加均匀的目的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有的岩芯图像校正方法，每次只能对含有一根岩芯的数字图像进行校正，且没有考虑光源照射对于图像亮度的影响，存在工程效率低、校正后的图像亮度不均匀的缺陷。

本发明的技术方案如下所述：

一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，包括以下步骤：步骤S1：读取图像；步骤S2：裁剪图像，建立坐标系；步骤S3：几何校正和亮度校正；步骤S4：平滑处理。

作为优选方案：步骤S2中，根据亮度差异裁剪有效区域，然后对含有两根岩芯的数字图像数据建立直角坐标系。步骤S2中，所述直角坐标系建立方法如下：以数字图像上与两根岩芯上表面均相切的直线作为X轴方向，Y轴方向与X轴方向相垂直、且Y轴与两根岩芯横截面圆心的距离相等。

作为优选方案：步骤S3中，进行几何校正的步骤如下所述：

光源点P为Y轴上某点，表示探测器和光源的位置；O为XY坐标系原点；O₁’为位于图像左侧的一根岩芯在XY平面横截面的圆心，C为O₁’在X轴的投影；O₁为直线PO₁’与该岩芯横截面外表面的交点，B为O₁在X轴的投影；A为直线PO₁’与X轴的交点，即A为O₁所成的像，根据几何投影关系，此点没有失真；X₁为该岩芯横截面外表面一点；X₁’为直线PX₁与X轴的交点，即X₁’为X₁所成的像；X1”为X₁’经校正后的在X轴的新位置，线段AX1”的长度与线段O₁X₁对应的弧长l₁相等；β₁₁为∠X₁’PA的角度；β₁₂为∠APO的角度；α₁为∠X₁O₁’O₁的角度；a₁'为线段OA的长度；a₁为线段OX₁’的长度；h为线段OP的长度；r₁为该岩芯半径；d₁为Y轴距离该岩芯横截面外表面的最短距离；l₁为线段O₁X₁对应的该岩芯横截面外表面上的弧长；

对于X₁’经校正后的在X轴的新位置X1”，而线段AX1”的长度与线段O₁X₁对应的该岩芯横截面外表面上的弧长相等，即|AX1”|＝l₁，采用下式计算l₁：

式中，

(x₁,y₁)为O₁点坐标；

(x,y)为X₁点坐标；

采用以上步骤对采集的岩芯横截面外表面上各点进行计算，确定其校正后的新位置，完成几何校正。

步骤S3中，通过下式计算O₁点坐标(x₁,y₁)：

步骤S3中，通过下式计算X₁点坐标(x,y)：

步骤S3中，进行亮度校正的步骤如下所述：

通过下式进行亮度校正：

L'＝L·μ

式中，

L为原图像某点的亮度；

μ为该点亮度校正因子；

L'为该点校正后的亮度。

步骤S3中，

作为优选方案：步骤S4中，根据原图像各点在校正后图像的位置以及它们的像素值，采用位置权重法计算校正后各新点的像素值，得到平滑的图像。步骤S4中，所述位置权重法的具体计算方法如下：

假设原始图像同一行相邻两个点i和i+1，它们的像素值分别为img(i)和img(i+1)，校正后它们在该行的位置分别变为p和q，则该行它们之间的新点n，q≥n≥p，像素值img(n)为：

作为优选方案：对位于图像右侧的一根岩芯采用相同的方法进行几何校正、亮度校正和平滑处理。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，可以对含有两根岩芯的数字图像进行校正，在获取岩芯数字图像过程中可以同时扫描两根岩芯进行数字图像数据采集，提高了工程效率，节省了时间，在工程上具有很高的实用价值；

(2)本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，可以推广到同时采集三根或者更多根岩芯，进一步提高工程效率、节省扫描时间；

(3)本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，考虑了照明光源对图像亮度的影响，使得校正后的图像亮度更加均匀；

(4)本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，具有普遍适用性，可以类推出含有三根岩芯或更多根岩芯的数字图像校正方法。

附图说明

图1为本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法流程图；

图2为本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法坐标示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法进行详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，包括如下步骤：步骤S1：读取图像；步骤S2：裁剪图像，建立坐标系；步骤S3：几何校正和亮度校正；步骤S4：平滑处理。

步骤S1：读取图像

从存储介质中读取含有两根岩芯的数字图像数据。

步骤S2：裁剪图像，建立坐标系

根据亮度差异裁剪有效区域，然后对含有两根岩芯的数字图像数据建立直角坐标系。所述直角坐标系的建立方法如下所述：如图2所示，以数字图像上与两根岩芯上表面均相切的直线作为X轴方向，Y轴方向与X轴方向相垂直、且Y轴与两根岩芯横截面圆心的距离相等(即两根岩芯相对于Y轴左右对称)，XY平面与岩芯横截面平行。

步骤S3：几何校正和亮度校正

选取合适的步长进行采点，进行几何校正和亮度校正。

如图2中所示，光源点P为Y轴上某点，表示探测器和光源的位置；O为XY坐标系原点；O₁’为位于图像左侧的一根岩芯在XY平面横截面的圆心，C为O₁’在X轴的投影；O₁为直线PO₁’与该岩芯横截面外表面的交点，B为O₁在X轴的投影；A为直线PO₁’与X轴的交点，即A为O₁所成的像，根据几何投影关系，此点没有失真；X₁为该岩芯横截面外表面一点；X₁’为直线PX₁与X轴的交点，即X₁’为X₁所成的像；X1”为X₁’经校正后的在X轴的新位置，线段AX1”的长度与线段O₁X₁对应的弧长l₁相等。β₁₁为∠X₁’PA的角度；β₁₂为∠APO的角度；α₁为∠X₁O₁’O₁的角度；a₁'为线段OA的长度；a₁为线段OX₁’的长度；h为线段OP的长度；r₁为该岩芯半径；d₁为Y轴距离该岩芯横截面外表面的最短距离；l₁为线段O₁X₁对应的该岩芯横截面外表面上的弧长。

由于△OAP∽△O₁’AC∽△O₁AB，通过下式计算O₁点坐标(x₁,y₁)：

由于直线PX₁的方程为X₁所在的圆的方程为(x+r₁+d₁)²+(y+r₁)²＝r₁ ²，通过下式计算X₁点坐标(x,y)：

对于X₁’经校正后的在X轴的新位置X1”，而线段AX1”的长度与线段O₁X₁对应的该岩芯横截面外表面上的弧长相等，即|AX1”|＝l₁，采用下式计算l₁：

采用以上步骤对采集该岩芯横截面外表面上各点进行计算，确定其校正后的新位置，完成几何校正。

通过下式进行亮度校正：

L'＝L·μ

其中，

式中，

L为原图像某点的亮度；

μ为该点亮度校正因子；

L'为该点校正后的亮度。

步骤S4：平滑处理

使用相同步长确定校正后图像的新点，根据原图像各点在校正后图像的位置以及它们的像素值，采用位置权重法计算各新点的像素值，得到平滑的图像。

所述位置权重法的具体计算方法如下：

假设原始图像同一行相邻两个点i和i+1，它们的像素值分别为img(i)和img(i+1)，校正后它们在该行的位置分别变为p和q，则该行它们之间的新点n，q≥n≥p，像素值img(n)为：

由此，可以求出图像各个新点的像素值，并且得到平滑的图像。

同理，对位于图像右侧的一根岩芯采用相同的方法进行几何校正、亮度校正和平滑处理。

以上的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：读取图像；步骤S2：裁剪图像，建立坐标系；步骤S3：几何校正和亮度校正；步骤S4：平滑处理。

2.根据权利要求1所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S2中，根据亮度差异裁剪有效区域，然后对含有两根岩芯的数字图像数据建立直角坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S2中，所述直角坐标系建立方法如下：以数字图像上与两根岩芯上表面均相切的直线作为X轴方向，Y轴方向与X轴方向相垂直、且Y轴与两根岩芯横截面圆心的距离相等。

4.根据权利要求3所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S3中，进行几何校正的步骤如下所述：

光源点P为Y轴上某点，表示探测器和光源的位置；O为XY坐标系原点；O₁’为位于图像左侧的一根岩芯在XY平面横截面的圆心，C为O₁’在X轴的投影；O₁为直线PO₁’与该岩芯横截面外表面的交点，B为O₁在X轴的投影；A为直线PO₁’与X轴的交点，即A为O₁所成的像，根据几何投影关系，此点没有失真；X₁为该岩芯横截面外表面一点；X₁’为直线PX₁与X轴的交点，即X₁’为X₁所成的像；X1”为X₁’经校正后的在X轴的新位置，线段AX1”的长度与线段O₁X₁对应的弧长l₁相等；β₁₁为∠X₁’PA的角度；β₁₂为∠APO的角度；α₁为∠X₁O₁’O₁的角度；a₁'为线段OA的长度；a₁为线段OX₁’的长度；h为线段OP的长度；r₁为该岩芯半径；d₁为Y轴距离该岩芯横截面外表面的最短距离；l₁为线段O₁X₁对应的该岩芯横截面外表面上的弧长；

对于X₁’经校正后的在X轴的新位置X1”，而线段AX1”的长度与线段O₁X₁对应的该岩芯横截面外表面上的弧长相等，即|AX1”|＝l₁，采用下式计算l₁：

式中，

(x₁,y₁)为O₁点坐标；

(x,y)为X₁点坐标；

采用以上步骤对采集的岩芯横截面外表面上各点进行计算，确定其校正后的新位置，完成几何校正。

5.根据权利要求4所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S3中，通过下式计算O₁点坐标(x₁,y₁)：

6.根据权利要求5所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S3中，通过下式计算X₁点坐标(x,y)：

7.根据权利要求6所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S3中，进行亮度校正的步骤如下所述：

通过下式进行亮度校正：

L'＝L·μ

式中，

L为原图像某点的亮度；

μ为该点亮度校正因子；

L'为该点校正后的亮度。

8.根据权利要求7所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S3中，

9.根据权利要求8所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S4中，根据原图像各点在校正后图像的位置以及它们的像素值，采用位置权重法计算校正后各新点的像素值，得到平滑的图像。

10.根据权利要求9所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：步骤S4中，所述位置权重法的具体计算方法如下：

假设原始图像同一行相邻两个点i和i+1，它们的像素值分别为img(i)和img(i+1)，校正后它们在该行的位置分别变为p和q，则该行它们之间的新点n，q≥n≥p，像素值img(n)为：

11.根据权利要求9所述的一种含有两根岩芯的数字图像校正方法，其特征在于：对位于图像右侧的一根岩芯进行几何校正、亮度校正和平滑处理。