CN112986244B - 大视域岩样有机组分显微图像获取方法 - Google Patents

大视域岩样有机组分显微图像获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，包括以下步骤：S1、将岩样固定安装在显微镜下方的X、Y步进工作台上；选取岩样扫描区域；S2、分割扫描区域，根据分割的扫描区域设定X、Y步进工作台的步进长度及路径；S3、在每次步进位置以不同光照模式采集岩样图片；S4、图像采集装置通过显微镜采集图片，传输至计算机；S5、计算机根据不同光照模式将采集的图片按顺序拼接；通过以上步骤得到大视域细粒沉积岩有机组分显微图像。通过采用自动化扫描和拼接的方案，大幅节省大视域岩样有机组分显微图像的采集效率。

Description

大视域岩样有机组分显微图像获取方法
技术领域
本发明涉及石油天然气地质勘探技术领域，特别是一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法。
背景技术
有机显微组分是烃源岩中的成烃物质。其含量和组成的差异对煤及烃源岩的性质和成烃特征均具有重要影响。前期有机显微组分定量借用煤岩学方法，采用单视域分析目估法估算。其中应用最广泛的是国际煤炭和有机岩石学委员会（ICCP） 1971年给出了数点法估算各有机显微组分含量的方法。该方法在显微组分鉴定的基础上，确定各种组成成分占 全岩体积的百分比 – 通过颗粒数点的方法，“以点代面”、 “以面代体”通过多达500个以上的有效点数统计，来计算各有机显微组分的含量。该方法极为耗时，工作效率极低，且受人为经验影响较大。数据结果不具有重现性，丧失了大量的有用地质信息，限制了有机岩石学方法的应用范围。中国专利文献CN110426350A提供了岩石中显微组分组成的定量方法。煤炭科学技术研究院有限公司专利文献CN111160064A采用煤岩组分识别方法，采用灰度累积频率曲线的处理以及区域划分，单色划分颗粒边缘存在很大不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，能够大幅提高图片采集速度和拼接效率。
为解决上述的技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，包括以下步骤：
S1、将岩样固定安装在显微镜下方的X、Y步进工作台上；
选取岩样扫描区域；
S2、分割扫描区域，根据分割的扫描区域设定X、Y步进工作台的步进长度及路径；
S3、在每次步进位置以不同光照模式采集岩样图片；
S4、图像采集装置通过显微镜采集图片，传输至计算机；
S5、计算机根据不同光照模式将采集的图片按顺序拼接；
通过以上步骤得到大视域细粒沉积岩有机组分显微图像。
优选的方案中，所述的X、Y步进工作台设有X向伺服电机和Y向伺服电机，用于驱动工作台沿X向或Y向运动设定的距离。
优选的方案中，通过手动或自动选取岩样扫描区域，计算机根据试拍的视野，设定分割矩阵的行和列的步进长度，确保分割后的视野互相重叠。
优选的方案中，相邻的视野重叠在10%以上。
优选的方案中，在固定岩样的位置上方设有光源，所述的光源设有多种光源，当切换一次光源，则向计算机发送一次光源切换信号。
优选的方案中，计算机根据光源切换信号和步进信号对采集的图片进行分类，分类的图片设置相同的与光源相对应的标记。
优选的方案中，计算机根据分类标记和顺序对图片的图片分文件夹排序；
根据步进顺序和图片编号顺序自动对图片进行拼接。
优选的方案中，拼接过程中，第一列之间和第一行之间采用手工精确对比，计算机采集手工精确对比的重叠参数作为下一列及下一行的拼接参数，自动完成拼接。
优选的方案中，将重叠参数作为之后各个岩样的拼接参数。
优选的方案中，还设有摇杆，摇杆用于输入X向和Y向移动命令，以控制X、Y步进工作台手动沿着X向和Y向移动。
本发明提供了一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，通过采用自动化扫描和拼接的方案，大幅节省大视域岩样有机组分显微图像的采集效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的图片采集装置的结构示意图。
图2为本发明中白光扫描的示意图。
图3为本发明中荧光扫描的示意图。
图4为本发明中岩样拼接后的示意图。
图中，X、Y步进工作台1，岩样2，第一光源3，第二光源4，图像采集装置5，计算机6，显微镜7。
具体实施方式
一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，包括以下步骤：
S1、将岩样2固定安装在显微镜7下方的X、Y步进工作台1上；
优选的方案中，所述的X、Y步进工作台1设有X向伺服电机和Y向伺服电机，用于驱动工作台沿X向或Y向运动设定的距离。
选取岩样2扫描区域；
优选的方案中，还设有摇杆，摇杆用于输入X向和Y向移动命令，以控制X、Y步进工作台1手动沿着X向和Y向移动。
S2、分割扫描区域，根据分割的扫描区域设定X、Y步进工作台1的步进长度及路径；优选的方案中，通过手动或自动选取岩样2扫描区域，计算机6根据试拍的视野，设定分割矩阵的行和列的步进长度，确保分割后的视野互相重叠。手动是以摇杆控制选取岩样2扫描区域。自动则是在计算机6中输入扫描区域，自动选取。
S3、在每次步进位置以不同光照模式采集岩样图片；
优选的方案中，在固定岩样2的位置上方设有光源，所述的光源设有多种光源，当切换一次光源，则向计算机6发送一次光源切换信号。
优选的方案中，计算机6根据光源切换信号和步进信号对采集的图片进行分类，分类的图片设置相同的与光源相对应的标记。
S4、图像采集装置5通过显微镜7采集图片，传输至计算机6；
S5、计算机根据不同光照模式将采集的图片按顺序拼接；
优选的方案中，计算机6根据分类标记和顺序对图片的图片分文件夹排序；
根据步进顺序和图片编号顺序自动对图片进行拼接。
优选的方案中，拼接过程中，第一列之间和第一行之间采用手工精确对比，计算机采集手工精确对比的重叠参数作为下一列及下一行的拼接参数，自动完成拼接。
优选的方案中，将重叠参数作为之后各个岩样的拼接参数。
通过以上步骤得到大视域细粒沉积岩有机组分显微图像。
优选的方案中，相邻的视野重叠在10%以上。
实施例2：
拼接后的识别方法如下：
S01、以不同光照模式采集岩样矩阵图片至计算机；
优选的方案中，步骤S1中的光照模式包括白光、红光、黄光、蓝光、绿光和荧光中的至少两种或两种以上多种的组合。
优选的方案中，步骤S1中的光照模式包括白光和荧光。
优选的方案中，所述的荧光为紫色激光、蓝紫激光或紫外光。
优选的方案中，所述的白光为高压汞灯发出的光源或者由多色激光组合的白色激光光源；
红光、黄光、蓝光和绿光光源均采用激光光源。
在采集过程中，为确保拼接时不会遗漏图像信息，在采集过程中要确保每个步进位置采集的图像边缘有宽度或长度的10%以上的重叠。
优选的方案中，步骤S1中，采集时，采用矩阵步进平台固定岩样，每次步进切换不同光照模式，并根据光照模式的数量在每次步进采集相应的图片数量。
S02、拼接矩阵图片；拼接前先对不同光照模式下获取的图片进行分类，然后根据检测图片的编号，查询步进顺序，根据步进顺序和图片编号顺序自动对图片进行拼接，由此方案，规避通过图像识别进行拼接的方式，降低计算复杂程度。在拼接过程中，第一列之间和第一行之间采用手工精确对比，采集手工精确对比的参数作为下一列及下一行的拼接参数，自动完成拼接。优选的，在拼接过程中，将位于上层的图像做半透明处理，查找重叠位置，通过特征图像，例如小的颗粒物的完全重叠获取拼接参数。水平拼接和垂直拼接均采用该方案，两个相邻图像之间的叠加间距即作为自动拼接的参数，即后继各个图像之间的重叠位置均相同，这是因为在本例中每个图像的采集过程中，均采用了相同的步进参数，因此采用该方案能够大幅降低计算量，提高图像拼接速度，增加整个流水线的节拍，提高图像识别效率。优选的，将拼接参数作为之后各种光照模式下的拼接参数。直至步进参数被重新调节。此处所述的步进参数，是指每次扫描岩样在工作台移动的横向或纵向距离。如图4中，该岩样由30×40次步进拍摄完成，一块岩样由1200幅图片，每个图片的纵横比例为4：3组成，若全部采用自动识别拼接的方案，则一个光照模式就需要5分钟左右，这大幅拉低了整个识别系统的效率。而采用本发明的步骤， 仅需13秒即完成了一个光照模式下所有图片的拼接操作。
S03、对不同光照模式图像做颗粒物边缘跟踪，获取不同模式下颗粒物边缘跟踪图；
优选的方案中，步骤S3中，对不同光照模式下的拼接图片，进行颗粒物边缘跟踪，方式为，根据预设阈值识别图片中交界线，以最近端头方式将交界线闭合，获得颗粒物边缘跟踪界面框图。
另一可选的方案中，对不同光照模式图像做颗粒物边缘跟踪，获取不同模式下颗粒物边缘跟踪图；边缘跟踪的算法原理为，先获取全局图像，根据全局图像采用人工智能识别模型获取局部色块大致轮廓，具体可以采用灰度法即根据灰度的边缘阈值得出局部色块大致轮廓，或者采用色度-灰度叠加法，对图像做包括色相、色调和灰度数值的加权叠加运算，根据不同图像模型分别给予色相、色调和灰度数值不同的加权效益，由此得出较为精确的局部色块大致轮廓，找出局部色块大致轮廓边缘中分界差值最大的数值，以此数值为上限，设定阈值区间，结合轮廓两侧的色相、色调和灰度数值的差异，对轮廓进行精确跟踪，得出较为精确的轮廓，以曲线对该轮廓进行拟合，从而得出颗粒物边缘跟踪图。优选的方案中，若跟踪的颗粒物存在断点，则以断点两端的点为起点和终点，以局部色块大致轮廓为路径，以曲线进行拟合连接，从而得出断点位置的轮廓。通过以上步骤，得出较为精确的颗粒物边缘跟踪图。
S04、将不同模式下颗粒物边缘跟踪图叠加，保留边缘跟踪路径叠加；
S05、分类提取；
优选的方案中，步骤S5中，根据色调，进行类聚分析，将各个类分别与组分相对应。
优选的方案中，步骤S6中，根据类聚结果，将组分与颜色相对应，对各类所叠加的跟踪路径进行颜色填充。
S06、根据分类填充不同颜色；
S07、统计颜色像素数，并求和；
通过以上步骤实现有机组分相对含量快速显微识别。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，其特征是包括以下步骤：
S1、将岩样（2）固定安装在显微镜（7）下方的X、Y步进工作台（1）上；
选取岩样（2）扫描区域；
所述的X、Y步进工作台（1）设有X向伺服电机和Y向伺服电机，用于驱动工作台沿X向或Y向运动设定的距离；
S2、分割扫描区域，根据分割的扫描区域设定X、Y步进工作台（1）的步进长度及路径；
通过手动或自动选取岩样（2）扫描区域，计算机（6）根据试拍的视野，设定分割矩阵的行和列的步进长度，确保分割后的视野互相重叠；
S3、在每次步进位置以不同光照模式采集岩样图片；
在固定岩样（2）的位置上方设有光源，所述的光源设有多种光源，当切换一次光源，则向计算机（6）发送一次光源切换信号；
S4、图像采集装置（5）通过显微镜（7）采集图片，传输至计算机（6）；
计算机（6）根据光源切换信号和步进信号对采集的图片进行分类，分类的图片设置相同的与光源相对应的标记；
计算机（6）根据分类标记和顺序对图片的图片分文件夹排序；
S5、计算机根据不同光照模式将采集的图片按顺序拼接；
根据步进顺序和图片编号顺序自动对图片进行拼接；
拼接过程中，第一列之间和第一行之间采用手工精确对比，计算机采集手工精确对比的重叠参数作为下一列及下一行的拼接参数，自动完成拼接；
在拼接过程中，将位于上层的图像做半透明处理，查找重叠位置，通过特征图像，颗粒物的完全重叠获取拼接参数，水平拼接和垂直拼接均采用该方案；
将重叠参数作为之后各个岩样的拼接参数；
通过以上步骤得到大视域细粒沉积岩有机组分显微图像。
2.根据权利要求1所述的一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，其特征是：相邻的视野重叠在10%以上。
3.根据权利要求1所述的一种大视域岩样有机组分显微图像获取方法，其特征是：还设有摇杆，摇杆用于输入X向和Y向移动命令，以控制X、Y步进工作台（1）手动沿着X向和Y向移动。
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