CN109003285B - 自动识别地质等值线图中断层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动识别地质等值线图中断层的方法，该自动识别地质等值线图中断层的方法包括：步骤1，对地质等值线图进行预处理；步骤2，对二值化图进行细化、跟踪；步骤3，在二值化的图中，计算所有跟踪到的线的线宽，根据断层线的下降盘和等值线的线宽不同，识别出地质等值线图中的断层线下降盘；步骤4，根据等值线图中断层下降盘和上升盘包围形成一个空白区域这一特性，由已知的断层线下降盘识别出对应的上升盘。该自动识别地质等值线图中断层的方法充分利用了地质等值线图中断层的性质，能够自动地识别图中的断层，可以应用到生产实践中的断层识别工作。

Description

自动识别地质等值线图中断层的方法
技术领域
本发明涉及地质学领域及计算机图像处理领域，特别是涉及到一种自动识别地质等值线图中断层的方法。
背景技术
石油勘探开发过程中，自动提取地质等值线图中的等值线和断层线，将地质图件转化为矢量图，对于了解地质情况，分析油藏相关的信息具有重要意义。自动识别断层是整个地质等值线图矢量化中的关键步骤。
自动识别断层是指在给定的地质等值线图中，通过图像处理等相关技术自动地识别出图中的断层线，并将断层线对应的坐标输出。
现有的断层识别技术，一是通过交互的方式指出地质等值线图中的断层，这种方式耗费时间和人力，二是根据地质等值线图中绘制断层和等值线所采用的颜色不同来区分等值线和断层线，所以，仅有部分地质图中标识断层和等值线时采用不同的颜色，不能适合大多数的情况。为此我们发明了一种新的自动识别地质等值线图中断层的方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种充分利用了地质等值线图中断层的性质，能够自动地识别图中的断层的自动识别地质等值线图中断层的方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：自动识别地质等值线图中断层的方法，该自动识别地质等值线图中断层的方法包括：步骤1，对地质等值线图进行预处理；步骤2，对二值化图进行细化、跟踪；步骤3，在二值化的图中，计算所有跟踪到的线的线宽，根据断层线的下降盘和等值线的线宽不同，识别出地质等值线图中的断层线下降盘；步骤4，根据等值线图中断层下降盘和上升盘包围形成一个空白区域这一特性，由已知的断层线下降盘识别出对应的上升盘。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
在步骤1中，预处理工作包括灰度处理、去噪、灰度化和二值化。
在步骤1中，首先将图像进行滤波去噪；然后对去噪之后的图像做灰度化处理，把三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图像；然后采用局部二值化的方法对灰度图像进行二值化操作。
在步骤2中，对二值化的地质等值线图进行细化，然后运用跟踪算法跟踪等值线图中的所有的线，在跟踪过程中，为了实现跟踪结果的唯一性，等值线和断层有交叉点的地方被断开了，跟踪完成后，得到每条线对应的像素的坐标，并建立跟踪出的线的索引。
在步骤2中，首先，对二值化的图像中的线进行细化操作，也就是把图中每条线都处理成单像素的线；然后去除掉图中的方里网格线，并把因为去除方里网而断开的等值线重新连接上；然后，找到图中断层和等值线的交叉点，把这些交叉点在图中删掉；最后，运用跟踪算法跟踪图中的所有线，并把跟踪到的线的索引和每个像素的坐标记录下来。
步骤3包括：
a、计算跟踪到的每条线在二值化图像中的线宽；
b、通过计算出的线宽对跟踪出的线进行二分类，一类较宽的线为断层下降盘，另一类较细的线为断层上升盘和等值线；
c、在线的跟踪过程中等值线和断层有交叉点的位置被断开了，对识别出的下降盘进行断线连接，把每一条断掉的下降盘连接起来形成完整的下降盘。
步骤3还包括，在步骤a之前，对二值图进行取反操作，计算跟踪到的一条线上每一个像素与其直接相连的上下和左右方向的像素数量，分别记为h和w，然后比较h和w,二者中取一个较小的值作为当前像素点的线宽。
在步骤a中，计算跟踪到的一条线上所有像素点的线宽，然后对所有像素点的线宽取平均值，作为一条线的线宽，利用此种方法计算跟踪到的所有线的线宽。
在步骤b中，进行实验，选择合适的阈值t，当线宽大于阈值t时认为是断层下降盘，当线宽小于阈值t时认为是等值线,记录下断层下降盘的索引号。
步骤4包括：
步骤A，判断得到的下降盘线的大致趋势；
步骤B，计算平移之后的两条线和图中已跟踪到的线的交点数；
步骤C，根据步骤B中确定的方向，从断层下降盘的每个像素开始做下降盘垂线并延长，垂线从断层下降盘的每个像素向上升盘发测试线，第一个与测试线相交的曲线即为上升盘曲线段；
步骤D，连接所有上升盘曲线段获得断层上升盘，完成断层识别。
在步骤A中，根据跟踪结果获得该条下降盘线的起点坐标(x1、y1),终点坐标(x2、y2)，计算|dy/dx|＝|(y1-y0)/(x1-x0)|；有如下几种情况：
①若x2-x1＝0或者|dy/dx|>＝1，说明下降盘的大致趋势是近似竖直的，对下降盘左右平移n个像素，得到两条线；
②若0＝<|dy/dx|<1，说明下降盘的大致趋势是近似水平的，对下降盘上下平移n个像素，得到两条线。
在步骤B中，交点数少的那条对称线所在的方向即为断层上升盘的大致方向；若交点数相同，回到步骤A,逐像素增加下降盘平移的幅度，直至可以判断出上升盘的大致方向。
本发明中的自动识别地质等值线图中断层的方法，利用地质等值线图中断层下降盘的线宽不同于等值线线宽的性质，根据线宽来自动识别出断层线的下降盘，然后根据断层下降盘和上升盘包围形成一个闭合的空白区域的特性，由已知的断层下降盘识别出对应的上升盘。本发明能够自动地识别地质等值线图中的断层线，相较于交互地识别断层的方法，可以节省时间和人力，提高效率；另外，通过线宽的不同自动识别断层的下降盘，相较于利用颜色来区分断层线和等值线的方法，更具有实践的价值；然后，充分利用断层下降盘和上升盘包围形成一个闭合区域这一特性，由已经识别出来的下降盘来识别上升盘，找到完整的断层区域。整个方法简单易行，识别准确率高，处理速度快，可以开展进行生产实践中的勘探应用。
附图说明
图1为本发明的自动识别地质等值线图中断层的方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的一具体实施例中地质等值线图的一个原图示例图；
图3为本发明的一具体实施例中地质等值线图二值化后的示意图；
图4为本发明的一具体实施例中二值图像细化后的示意图；
图5为本发明的一具体实施例中细化图像跟踪结果示意图；
图6为本发明的一具体实施例中二值图像取反后的局部放大图；
图7为本发明的一具体实施例中利用线宽不同识别出的断层下降盘示意图；
图8为本发明的一具体实施例中由断层下降盘找出的对应的断层上升盘示意图；
图9为本发明的一具体实施例中断层上升盘与下降盘同时显示的效果图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的自动识别地质等值线图中断层的方法的流程图。
步骤101、地质等值线图预处理
地质等值线图中存在噪声，首先将图像进行滤波去噪；然后对去噪之后的图像做灰度化处理，把三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图像；然后采用局部二值化的方法对灰度图像进行二值化操作，图2为原图，图3为二值化之后的图。
步骤102、对二值化图进行细化、跟踪
首先，对二值化的图像中的线进行细化操作，也就是把图中每条线都处理成单像素的线；然后去除掉图中的方里网格线，并把因为去除方里网而断开的等值线重新连接上；然后，找到图中断层和等值线的交叉点，把这些交叉点在图中删掉；最后，运用跟踪算法跟踪图中的所有线，并把跟踪到的线的索引和每个像素的坐标记录下来，图4为二值图细化后的结果，图5为跟踪到的线。
步骤103、根据线宽识别出断层下降盘
在二值化的图中，计算所有跟踪到的线的线宽，根据断层线的下降盘和等值线的线宽不同，来识别出地质等值线图中的断层线下降盘。具体包括以下步骤：
1、对二值图进行取反操作，计算跟踪到的一条线上每一个像素与其直接相连的上下和左右方向的像素数量，分别记为h和w，然后比较h和w,二者中取一个较小的值作为当前像素点的线宽，如图6所示，截取了一条线上的部分像素，用灰色方块标识出了经过细化、跟踪到的该条线上的一个像素点，在二值图上，该像素与其上下相连(包括该像素)的像素点数量h为3，与其左右相连(包括该像素)的像素点数量w为13，两者中取一更小的值，所以该像素点的线宽为3。
2、根据步骤1的方法，计算跟踪到的一条线上所有像素点的线宽，然后对所有像素点的线宽取平均值，作为一条线的线宽，利用此种方法计算跟踪到的所有线的线宽。
3、进行实验，选择合适的阈值t，当线宽大于阈值t时认为是断层下降盘，当线宽小于阈值t时认为是等值线,记录下断层下降盘的索引号。
4、在线的跟踪过程中等值线和断层有交叉点的位置被断开了，因此，对识别出的断层线下降盘进行断线连接，把每一条断掉的下降盘连接起来形成完整的下降盘，图7为连接好的下降盘示意图。最后，记录完整的下降盘的坐标。
步骤104、由下降盘识别出对应的上升盘
地质等值线图中断层下降盘和上升盘包围形成一个空白区域，所以断层下降盘两侧是不同的，一侧是和等值线有很多交点，另一侧是空白区域，和等值线没有交点，根据这个特性由已知断层线下降盘识别出对应的上升盘。具体包括以下几个步骤：
1、首先判断得到的下降盘线的大致趋势。根据跟踪结果获得该条下降盘线的起点坐标(x1、y1),终点坐标(x2、y2)，计算|dy/dx|＝|(y1-y0)/(x1-x0)|。有如下几种情况：
①若x2-x1＝0或者|dy/dx|>＝1，说明下降盘的大致趋势是近似竖直的，对下降盘左右平移n个像素，得到两条线。
②若0＝<|dy/dx|<1，说明下降盘的大致趋势是近似水平的，对下降盘上下平移n个像素，得到两条线。(注：n为平移幅度，实际操作时初始值取一个较小的值，比如3)
2、计算平移之后的两条线和图中已跟踪到的线的交点数，交点数少的那条对称线所在的方向即为断层上升盘的大致方向。若交点数相同，回到步骤1,逐像素增加下降盘平移的幅度，直至可以判断出上升盘的大致方向。
3、根据步骤2中确定的方向，从断层下降盘的每个像素开始做下降盘垂线并延长，垂线从断层下降盘的每个像素向上升盘发测试线，第一个与测试线相交的曲线即为上升盘曲线段。
4、连接所有上升盘曲线段获得断层上升盘，完成断层识别。
图8为最终得到的上升盘示意图，图9为上升盘与下降盘同时显示的效果图。

Claims (12)

1.自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，该自动识别地质等值线图中断层的方法包括：
步骤1，对地质等值线图进行预处理；
步骤2，对二值化图进行细化、跟踪；
步骤3，在二值化的图中，计算所有跟踪到的线的线宽，根据断层线的下降盘和等值线的线宽不同，识别出地质等值线图中的断层线下降盘；
步骤4，根据等值线图中断层下降盘和上升盘包围形成一个空白区域这一特性，由已知的断层线下降盘识别出对应的上升盘。
2.根据权利要求1所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤1中，预处理工作包括灰度处理、去噪、灰度化和二值化。
3.根据权利要求2所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤1中，首先将图像进行滤波去噪；然后对去噪之后的图像做灰度化处理，把三通道的彩色图像转化为单通道的灰度图像；然后采用局部二值化的方法对灰度图像进行二值化操作。
4.根据权利要求1所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤2中，对二值化的地质等值线图进行细化，然后运用跟踪算法跟踪等值线图中的所有的线，在跟踪过程中，为了实现跟踪结果的唯一性，线之间有交叉点的地方被断开了，跟踪完成后，得到每条线对应的像素的坐标，并建立跟踪出的线的索引。
5.根据权利要求4所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤2中，首先，对二值化的图像中的线进行细化操作，也就是把图中每条线都处理成单像素的线；然后去除掉图中的方里网格线，并把因为去除方里网而断开的线重新连接上；然后，找到图中线之间交叉点，把这些交叉点在图中删掉；最后，运用跟踪算法跟踪图中的所有线，并把跟踪到的线的索引和每个像素的坐标记录下来。
6.根据权利要求1所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，步骤3包括：
(a)计算跟踪到的每条线在二值化图像中的线宽；
(b)通过计算出的线宽对跟踪出的线进行二分类，一类较宽的线为断层下降盘，另一类较细的线为断层上升盘或等值线；
(c)在线的跟踪过程中等值线和断层有交叉点的位置被断开了，对识别出的下降盘进行断线连接，把每一条断掉的下降盘连接起来形成完整的下降盘。
7.根据权利要求6所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，步骤3还包括，在步骤a之前，对二值图进行取反操作，计算跟踪到的一条线上每一个像素与其直接相连的上下和左右方向的像素数量，分别记为h和w，然后比较h和w,二者中取一个较小的值作为当前像素点的线宽。
8.根据权利要求6所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤a中，计算跟踪到的一条线上所有像素点的线宽，然后对所有像素点的线宽取平均值，作为一条线的线宽，利用此种方法计算跟踪到的所有线的线宽。
9.根据权利要求6所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤b中，进行实验，选择合适的阈值t，当线宽大于阈值t时认为是断层下降盘，当线宽小于阈值t时认为是等值线,记录下断层下降盘的索引号。
10.根据权利要求1所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，步骤4包括：
步骤A，判断得到的下降盘线的大致趋势；
步骤B，计算平移之后的两条线和图中已跟踪到的线的交点数；
步骤C，根据步骤B中确定的方向，从断层下降盘的每个像素开始做下降盘垂线并延长，垂线从断层下降盘的每个像素向上升盘发测试线，第一个与测试线相交的线即为上升盘线段；
步骤D，连接所有上升盘线段获得断层上升盘，完成断层识别。
11.根据权利要求10所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤A中，根据跟踪结果获得该条下降盘线的起点坐标(x 1、y1),终点坐标(x2、y2)，计算|dy/dx|＝|(y1-y0)/(x1-x0)|；有如下几种情况：
①若x2-x1＝0或者|dy/dx|>＝1，说明下降盘的大致趋势是近似竖直的，对下降盘左右平移n个像素，得到两条线；
②若0＝<|dy/dx|<1，说明下降盘的大致趋势是近似水平的，对下降盘上下平移n个像素，得到两条线。
12.根据权利要求10所述的自动识别地质等值线图中断层的方法，其特征在于，在步骤B中，交点数少的那条对称线所在的方向即为断层上升盘的大致方向；若交点数相同，回到步骤A,逐像素增加下降盘平移的幅度，直至可以判断出上升盘的大致方向。
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