[發(fā)明專利]巖心三維圖像修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310607240.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103679650A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕志奇;何小海;岳桂華;陳冬冬;李征驥
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 郭霞

1.巖心三維圖像修復(fù)方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）提取缺失信息的巖心三維圖像即原始三維圖像中待修復(fù)區(qū)域Ω的初始邊界δΩ⁰，并設(shè)定模板大小；

（2）對原始三維圖像的已知區(qū)域Φ進(jìn)行區(qū)域劃分；

（3）計算原始三維圖像的邊界上所有體素q的邊界模板的優(yōu)先級值，所述體素q指三維數(shù)據(jù)場中的采樣點；

（4）搜索最大優(yōu)先級值的邊界模板Ψ_p，并保存邊界體素P的坐標(biāo)；

（5）判斷邊界體素P的區(qū)域類型，并設(shè)置邊界模板Ψ_p的匹配塊的全局搜索區(qū)域；

（6）根據(jù)邊界體素P的匹配中心因子MCF和最大距離MD在相應(yīng)的范圍內(nèi)搜索最優(yōu)匹配塊Ψ_q，并進(jìn)行相應(yīng)體素的灰度值填充；

（7）更新或設(shè)置以下信息：置信度、邊界面δΩ、新產(chǎn)生的邊界體素P′的匹配中心因子MCF和最大距離MD，以及新產(chǎn)生的邊界模板Ψ_p′的優(yōu)先級值；

（8）重復(fù)步驟（4）～（7）直至填充完待修復(fù)區(qū)域Ω，即

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心三維圖像修復(fù)方法，其特征在于：

所述步驟（2）中，將已知區(qū)域Φ劃分為各相（R₁，R₂，…R_n）和混合區(qū)域R₀，有n相（D₁，D₂，…D_n）的巖心，劃分的區(qū)域種類為n+1類，劃分規(guī)則為：若則q∈R_m；若D(k)≠D(l)，則q∈R₀；其中，q為某一體素，Ψ_q為樣本塊，R₀為混合區(qū)域，D_m為某一相，R_m為與D_m相對應(yīng)的區(qū)域；

所述步驟（3）中，原始三維圖像中的每一個體素q都存在一個灰度值和置信度C(q)，當(dāng)體素沒有被填充時灰度值為空，體素q的置信度C(q)表示q的灰度值的可信度，初始化為：C(q)=0∀q∈Ω]]>和C(q)=1∀q∈Φ;]]>

每一個邊界體素P的模板即邊界模板Ψ_p都有一個優(yōu)先級值P(p)，其定義為：

P(p)＝C(p)D(p)

上式中，C(p)為邊界模板Ψ_p的置信度，用于衡量體素P周圍模塊范圍內(nèi)可靠信息的數(shù)量，D(p)為數(shù)據(jù)項，表示等照度面在邊界面δΩ處的強(qiáng)度，C(p)和D(p)的計算公式為：

C(p)=Σq∈Ψp∩Ω‾C(q)|Ψp|]]>

D(p)=|▿Ip|·|sinθ|α]]>

sinθ=▿Ip·np|▿Ip|*|np|]]>

其中，表示邊界模板Ψ_p中已被填充的體素，|Ψ_p|表示邊界模板Ψ_p的體積，α為歸一化因子，為邊界體素P的梯度向量，該梯度包含方向和大小，大小等于等照度面強(qiáng)度θ為邊界體素P處的邊界面δΩ與等照度面之間的夾角，也等于梯度向量與邊界面δΩ的法線n_p之間的夾角；

所述步驟（4）中，邊界體素P是邊界δΩ上的體素，邊界δΩ為所有邊界體素P的集合；

所述步驟（5）中，邊界體素P的區(qū)域類型的判定方法為：根據(jù)模板范圍內(nèi)所有已知體素的相位判定該邊界體素P屬于哪一相或混合區(qū)域；根據(jù)邊界體素P的區(qū)域類型設(shè)置邊界模板Ψ_p的匹配塊的全局搜索區(qū)域；

所述步驟（6）中，所述匹配中心因子MCF是邊界體素P相應(yīng)的匹配塊局部搜索區(qū)域的中心體素；所述最大距離MD表示在邊界體素P的匹配中心因子MCF不為空的情況下，局部搜索得到的最優(yōu)匹配塊Ψ_q與其邊界模板Ψ_p的距離的最大范圍；當(dāng)局部搜索得到的匹配塊與相應(yīng)的邊界模板Ψ_p的距離大于其最大距離MD時，該匹配塊將不能作為其最優(yōu)匹配塊，需重新全局搜索其最優(yōu)匹配塊；某一邊界體素P′的最大距離MD表示為：

MD_P′＝μ*d(Ψ_p,Ψ_q)

其中μ為比例參數(shù)，通常設(shè)定為1及其較為臨近的值，邊界體素P′為填充邊界模板Ψ_p后新產(chǎn)生的邊界體素，根據(jù)邊界模板Ψ_p和其最優(yōu)匹配塊Ψ_q兩個模板之間的距離，設(shè)置邊界體素P′的最大距離MD；在設(shè)置新產(chǎn)生的邊界體素P′的匹配中心因子MCF時，同步設(shè)置其最大距離MD；匹配準(zhǔn)則為：

Ψq=argminΨq^∈Φd(Ψp,Ψq^)]]>

其中兩模板的距離為邊界模板Ψ_p和樣本塊對應(yīng)位置已知體素的灰度值之差的平方和；

得到最優(yōu)匹配塊Ψ_q后，用最優(yōu)匹配塊Ψ_q中已知的體素的灰度值填充邊界模板Ψ_p相應(yīng)位置上待修復(fù)的體素，此時已知區(qū)域Φ和待修復(fù)區(qū)域Ω也都相應(yīng)地發(fā)生了改變；

所述步驟（7）中，邊界模板Ψ_p中新填充的體素的置信度設(shè)置為邊界模板Ψ_p的置信度，即是：

C(q)=C(p)∀q∈Ψp∩Ω]]>

若設(shè)置的模板是邊長為2winsize+1大小的立方體，那么在搜索新的邊界體素時，只需要以剛填充的邊界體素P為中心，在邊長為2(winsize+1)+1的立方體領(lǐng)域內(nèi)搜索新的邊界體素，并去除已填充的邊界體素，而不需要重新搜索整個邊界；對于填充邊界模板Ψ_p后新產(chǎn)生的邊界體素，需要設(shè)置其匹配中心因子MCF和最大距離MD；在更新邊界模塊Ψ_p的置信度和臨時優(yōu)先級值時，只需要對以邊界體素P為中心、邊長為4winsize+1大小的立方體鄰域內(nèi)的所有邊界體素進(jìn)行重新計算。