CN110246138B - 一种数字岩心图像孔喉分割的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种数字岩心图像孔喉分割的方法，包括以下步骤：步骤1、对数字岩心图像进行二值化处理，得到第一岩心图像；步骤2、对第一岩心图像进行腐蚀处理，得到第二岩心图像；步骤3、对第二岩心图像进行膨胀处理，得到第三岩心图像；步骤4、将第三岩心图像与数字岩心图像进行交集运算，得到孔隙图像；步骤5、从数字岩心图像中去除孔隙图像，得到喉道图像。通过本方法，能够做到准确地分割孔隙和喉道，为数字岩心图像孔喉参数的统计前处理、定量统计孔喉以及定量表征孔隙度等奠定良好的基础。

Description

一种数字岩心图像孔喉分割的方法
技术领域
本发明涉及图像分割技术领域，并且更具体地，涉及一种数字岩心图像孔喉分割的方法。
背景技术
研究岩心中孔隙和喉道的特性是预测油气形成、分布规律与提高油气采收率的主要方法。孔隙是指岩石中未被填充的空间，它反映了岩石的储存油气的能力。而喉道就是连接岩石相邻孔隙之间的狭长部位，其反映了岩石的储存油气的能力。数字岩心技术是近年兴起的岩心分析的有效方法，在常规砂岩和碳酸盐岩等岩心分析领域应用广泛，获得了极大的成功。基本原理是基于二维扫描电镜图像或三维CT扫描图像，运用计算机图像处理技术，通过一定的算法完成数字岩心重构。
数字岩心技术的用途之一就是可以对岩心的孔隙与喉道进行统计，实现这一过程，首先要对数字岩心图像上面的孔喉进行分割。目前的数字岩心孔喉分割方法的常规做法如下：
(1)对二值化后的数字岩心图像进行腐蚀，得到孔隙图像；
(2)用二值化后的数字岩心图像减去孔隙图像，得到喉道图像；
现有方法存在的主要不足在于对原始图像进行腐蚀操作的时候，在抹除喉道的同时，也对孔隙造成了腐蚀，使得分割的孔隙图像不准确。因此，本发明的目的在于提供一种能够准确地将孔隙和喉道分割的数字岩心图像的孔喉分割方法。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种数字岩心图像孔喉分割的方法，其通过对二值化的数字岩心图像进行开运算、交集和差集运算，克服了现有技术中针对扫描电镜数字岩心图像孔喉分割时存在的缺陷。
根据本申请的数字岩心图像孔喉分割的方法，包括：
步骤1、对所述数字岩心图像进行二值化处理，得到第一岩心图像；
步骤2、对所述第一岩心图像进行腐蚀处理，得到第二岩心图像；
步骤3、对所述第二岩心图像进行膨胀处理，得到第三岩心图像；
步骤4、将所述第三岩心图像与所述数字岩心图像进行交集运算，得到孔隙图像；
步骤5、从所述数字岩心图像中去除所述孔隙图像，得到喉道图像。
在上述方法的一种可能的实现方式中，步骤2包括：设置第一结构元素，其中，第一结构元素具有第一形状和第一尺寸；根据所述第一结构元素对所述第一岩心图像进行腐蚀处理。
在上述方法的一种可能的实现方式中，步骤3包括：设置第二结构元素，其中，所述第二结构元素具有第二形状和第二尺寸；根据所述第二结构元素对所述第二岩心图像进行膨胀运算。
在上述方法的一种可能的实现方式中，第一尺寸和第二尺寸根据目标图像的特征而确定。
在上述方法的一种可能的实现方式中，第二尺寸大于第一尺寸。
在上述方法的一种可能的实现方式中，第二尺寸为第一尺寸的1.2倍。
在上述方法的一种可能的实现方式中，第一形状为矩形或圆形；和/或第二形状为矩形或圆形。
在上述方法的一种可能的实现方式中，步骤1包括：设置灰度阈值；将所述数字岩心图像中的大于或等于所述灰度阈值的像素的灰度值设置为255，其余设置为0。
本申请相比于现有技术中所具有的有益效果为：能够做到准确地分割孔隙图像和喉道图像，为数字岩心图像孔喉参数的统计前处理、定量统计孔喉以及定量表征孔隙度等奠定良好的基础。
上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示出了根据本发明实施例的数字岩心图像的孔喉分割方法的示意性流程图。
图2示出了根据本发明的数字岩心图像的孔喉分割方法实施例的第一岩心图像。
图3示出了根据本发明的数字岩心图像的孔喉分割方法实施例的第二岩心图像。
图4示出了根据本发明的数字岩心图像的孔喉分割方法实施例的第三岩心图像。
图5示出了根据本发明的数字岩心图像的孔喉分割方法实施例的孔隙图像。
图6示出了根据本发明的数字岩心图像的孔喉分割方法实施例的喉道图像。
图7示出了根据本发明的数字岩心图像的孔喉分割方法另一实施例。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
应理解，本发明针对二维扫描电镜图像和三维CT扫描图像均可适用，未描述方便起见，本说明书以二维扫描电镜图像为例进行说明。
图1示出了根据本发明的数字岩心图像孔喉分割的方法100的示意性流程图。如图1所示，该方法100包括：
S110，对数字岩心图像进行二值化处理，得到第一岩心图像；
S120，对第一岩心图像进行腐蚀处理，得到第二岩心图像；
S130，对第二岩心图像进行膨胀处理，得到第三岩心图像；
S140，将第三岩心图像与数字岩心图像进行交集运算，得到孔隙图像；
S150，从数字岩心图像中去除孔隙图像，得到喉道图像。
具体地，本发明的方法的主要过程为：对二值化后的扫描电镜数字岩心图像应用腐蚀算法，抹除喉道部分，进一步对该图应用膨胀算法，得到包含孔隙的图像,取该图与原图的交集得到分割后孔隙的图像，最后从原图中减去孔隙的图像，得到喉道图像。通过与传统方法对比，该方法分割得到的孔喉图像更加准确可靠。
在S110中，对数字岩心图像进行二值化处理，其中，二值化处理为将岩心图像上的像素点的灰度值设置为0或255的过程，得到黑白效果的岩心图像，即第一岩心图像。具体地，预先设置灰度阈值，在灰度值为0～255的原始数字岩心图像中，所有灰度值大于或等于该灰度阈值的像素被判定为属于特定物体，其灰度值设置为255，否则这些像素点被排除在物体区域以外，灰度值为0，表示背景或者例外的物体区域。应理解，获得的第一岩心图像应当包括后续图像处理和所需的必要全部信息，例如孔隙和喉道信息，如图2所示，黑色部分为孔隙，线状部分为喉道。通过二值化处理，能够有利于图像的进一步处理，使图像变得简单，而且数据量减小，能凸显出感兴趣的目标的轮廓。
图3为对图2的第一岩心图像进行腐蚀运算后得到的第三岩心图像。在S120中，首先设置第一结构元素，该第一结构元素具有第一形状和第一尺寸。应理解，结构元素是形态学的基本算子，合理选取结构元素直接影响图像处理的效果和质量。结构元素的选择在于结构元素的形状和尺寸(大小)如何确定。第一形状可以是对称结构或非对称结构，本发明在此不作限定。优选地，第一形状为对称结构，从而可以避免运算过程中产生的偏移。可选地，第一形状可以为任何形状，例如圆盘形、正方形、菱形、六边形、线段形等。优选地，第一形状为矩形或圆形。其次，利用该第一结构元素对S110中获得的第一岩心图像进行腐蚀运算，将较为细小的喉道抹除，得到不含喉道的第二岩心图像，如图3所示，黑色部分为腐蚀后得到的孔隙。
应理解，在通过腐蚀运算得到第二岩心图像的过程中，也把孔隙的部分边缘给腐蚀掉了，这会造成孔隙的失真，对后续的图像处理和识别会造成影响。因此，在S130中，需要对在S120中获得的第二岩心图像进行膨胀处理。首先设置第二结构元素，其中，第二结构元素具有第二形状和第二尺寸。第二形状可以是对称结构或非对称结构，本发明在此不作限定。优选地，第二形状为对称结构，从而可以避免运算过程中产生的偏移。可选地，第二形状可以为任何形状，例如圆盘形、正方形、菱形、六边形、线段形等。优选地，第二形状为矩形或圆形。其次，利用第二结构元素对第三岩心图像进行膨胀处理，填补第二岩心图像中出现的一些细小空洞，使与孔隙边界接触的空洞融合到边界中，得到如图4所示的第三岩心图像，可以看出，第三岩心图像中的孔隙要稍大于第二岩心图像中的孔隙。
在步骤S120和S130(即开运算过程)中，第一结构元素的第一尺寸和第二结构元素的第二尺寸应当分别根据第一岩心图像和第二岩心图像的特征来确定。例如，第一尺寸是根据例如欲抹除的喉道的尺寸来确定的，第一尺寸应当与喉道的尺寸处于相当的水平为保证开运算处理的效果准确性，第一结构元素的第一尺寸和第二结构元素的第二尺寸应当大致相等。优选地，第二尺寸大于第一尺寸，以确保开运算处理结果的更佳的准确度；更优选地，第二尺寸为第一尺寸的1.2倍。
应理解，在第三岩心图像中，第三岩心图像基本包含了数字岩心图像的所有孔隙部分，但必然也存在一些孔隙以外的特征经过膨胀处理后与孔隙的边界融合，而数字岩心图像包括了真实的孔隙部分和喉道部分。因此，在S140中，可以将第三岩心图像和原始数字岩心图像进行交集运算，即将二者重合，提取那些重合的像素点，得到孔隙图像，如图5所示。通过步骤S140，能够将表征孔隙部分的图像从二者中提取出来，把在二值化处理、腐蚀运算和膨胀运算过程中造成的误差降到最低，提高了孔隙图像的准确度。
最后，在S150中，从数字岩心图像中去除S140中获得的孔隙图像，即进行差集运算，就可以得到喉道图像，如图6所示，从而完成孔隙和喉道的分割。
可选地，可以重复进行步骤S120和S130，即对二值化处理后得到的第一岩心图像进行多次腐蚀，然后进行相同次数的膨胀处理，以便产生更加准确的处理效果。
图7示出了根据本发明的方法100进行分割的孔隙图像和喉道图像的实施例。可以看出，通过本发明的数字岩心图像孔喉分割的方法100，能够将孔隙和喉道从数字岩心图像中准确分割出来，得到的孔隙分布图像和喉道分布图像重合后，即可得到数字岩心图像，将误差降至最小。
通过本申请的数字岩心图像孔喉分割的方法，通过对数字岩心图像进行腐蚀、膨胀、交集和差集运算，能够做到准确地分割，为数字岩心图像孔喉参数的统计前处理、定量统计孔喉以及定量表征孔隙度等奠定良好的基础。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (4)

1.一种数字岩心图像孔喉分割的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、对所述数字岩心图像进行二值化处理，得到第一岩心图像；
步骤2、对所述第一岩心图像进行腐蚀处理，得到第二岩心图像；
步骤3、对所述第二岩心图像进行膨胀处理，得到第三岩心图像；
步骤4、将所述第三岩心图像与所述数字岩心图像进行交集运算，得到孔隙图像；
步骤5、从所述数字岩心图像中去除所述孔隙图像，得到喉道图像；
其中，步骤2包括：
设置第一结构元素，其中，所述第一结构元素具有第一形状和第一尺寸；
根据所述第一结构元素对所述第一岩心图像进行腐蚀运算；
步骤3包括：
设置第二结构元素，其中，所述第二结构元素具有第二形状和第二尺寸；
根据所述第二结构元素对所述第二岩心图像进行膨胀运算；
其中，所述第一尺寸和所述第二尺寸分别根据所述第一岩心图像和所述第二岩心图像的特征而确定，所述第二尺寸大于所述第一尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二尺寸为所述第一尺寸的1.2倍。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述 第一形状为矩形或圆形；和/或所述第二形状为矩形或圆形。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
设置灰度阈值；
将所述数字岩心图像中的大于或等于所述灰度阈值的像素灰度值设置为255，其余设置为0。
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