[發明專利]巖心三維圖像修復方法

有效

• 申請號: 201310607240.3
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103679650A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 滕志奇;何小海;岳桂華;陳冬冬;李征驥
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 郭霞

技術領域

本發明涉及一種圖像修復方法，尤其涉及一種巖心三維圖像修復方法，屬于三維圖像修復技術領域。

背景技術

在石油地質分析過程中，通常需要獲得三維巖心結構來定量地研究滲流的微觀機理，分析儲集層滲流性質和運移規律。隨著CT（computed?tomography，電子計算機X射線斷層掃描技術）分辨率的提高，CT機已較多應用到巖石三維成像中，但CT的分辨率與樣本尺寸是相矛盾的。為了得到準確的分析結果，需要獲取高分辨率的孔隙結構圖像，但掃描的樣本尺寸受到很大限制，使巖樣的代表性有所欠缺。因此很難得到可供分析的巖心高分辨率三維孔隙結構圖像。針對這一問題，目前的主要解決方案是以二維薄片為基礎進行三維重建，得到具有與薄片特性相近的三維圖像。也有基于三維圖像的三維重建，其原理與基于二維圖像的三維重建相似。我們統一將此種基于局部特性重建出三維圖像的方法稱為三維數學建模。然而三維數學建模是基于局部特性，重建結果缺乏一定的實際代表性，同時存在隨機性，且對于多相或非均質的巖心三維圖像的重建存在較大的困難，重建效果與實際三維情況存在較大差距。

將大尺寸巖心樣本切割為多個小樣本，用CT機分別對小樣本進行掃描，將獲取的小樣本圖像拼接成較大的三維圖像，能有效地解決這一問題。然而大尺寸樣本在切割的過程中存在三維圖像信息的缺失，且缺損信息較大，在小樣本圖像拼接成大樣本圖像的過程中需要恢復缺損的信息，實現大范圍信息缺失的三維圖像修復。因此本發明的目的就是提供一種可修復大范圍信息缺失的巖心三維圖像的方法，保持原有巖心三維圖像的形態結構。

目前對于三維圖像修復的研究還較少，大部分還是針對二維圖像的修復。圖像修復就是對圖像的信息缺損區域進行信息填充的過程,其目的就是為了對有信息缺損的圖像進行恢復,并且要使觀察者無法察覺到圖像曾經缺損或已被修復。目前的三維圖像修復，主要是針對于醫學MRI、CT圖像小范圍信息缺失的三維圖像修復以及視頻的修復。Satoru?Morita（Three?Dimensional?Image?Inpainting[C].In?proceeding?of:Advances?in?Natural?Computation,Second?International?Conference,Xi'an,China,2006,4222:752-761）將基于偏微分方程PDE的方法拓展為三維修復算法，并將該算法應用于醫學圖像和視頻的修復，但是該方法只是針對小范圍信息缺失的三維圖像修復，且主要是對于結構的修復較好，而對于紋理部分卻存在模糊現象。由于視頻中幀內的相關度往往大于幀間的相關度，幀內信息較為重要，所以對于視頻的修復主要是逐幀進行，較少考慮幀之間的關系。而對于巖心三維圖像，其在各個方向上的相關性都一樣，需同等考慮各個方向的信息。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種復原度極高的缺失信息的巖心三維圖像修復方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

1、本發明所述巖心三維圖像修復方法包括以下步驟：

（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區域Ω的初始邊界δΩ⁰，并設定模板大小；

（2）對原始三維圖像的已知區域Φ進行區域劃分；

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

（4）搜索最大優先級值的邊界模板Ψ_p，并保存邊界體素P的坐標；

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

（6）根據邊界體素P的匹配中心因子MCF和最大距離MD在相應的范圍內搜索最優匹配塊Ψ_q，并進行相應體素的灰度值填充；

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

（8）重復步驟（4）～（7）直至填充完待修復區域Ω，即

上述方法的基本原理如下：