[發(fā)明專利]一種基于共生相關函數(shù)的多孔介質三維建模方法

在審

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• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107146279A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 滕奇志;馮俊羲;何小海;卿粼波;吳曉紅;吳小強
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于二維圖像的多孔介質三維建模方法，尤其涉及一種基于共生相關函數(shù)的多孔介質建模方法，屬于圖像處理技術領域。

背景技術

巖心是多孔介質的一種常見類型，在石油地質領域中，巖心的微觀結構對其宏觀物理特性有著重要的影響。數(shù)字巖心是通過計算機圖像處理技術，將巖心的微觀結構以圖像的方式刻畫出來，能夠在孔隙尺寸級別上反映孔隙微觀結構，從而計算巖心聲學、電學特性等性質以及進行滲流模擬過程，分析驅替過程油水變化分布規(guī)律等，是巖心分析的有效途徑和方法。利用二維圖像和三維建模方法是獲取巖心三維結構的一種重要方法。

現(xiàn)有的基于二維圖像的多孔介質三維建模方法主要有兩大類：1、將三維重建問題轉為優(yōu)化問題，利用優(yōu)化算法進行求解，典型的有模擬退火算法(SA)。2、將二維訓練圖像中出現(xiàn)的模式分布作為一種先驗信息，從而約束三維重建過程，典型的多點地質統(tǒng)計算法(MPS)。多點地質統(tǒng)計算法重建結構形態(tài)較好，但通常對內(nèi)存需求較大，同時也穩(wěn)定性不夠好；模擬退火算法較為靈活，穩(wěn)定性好，但目前多采用低階統(tǒng)計函數(shù)，約束力不夠，從而使得重建結構與真實結構之間有較大差異，因此依然存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于解決模擬退火中采用低階統(tǒng)計導致重建結構與真實結構差異較大的問題，提供了一種基于共生相關函數(shù)的多孔介質三維建模方法，提出了能表達圖像紋理特征的共生相關函數(shù)作為重建過程的目標函數(shù)，并進一步針對該重建算法中速度問題提出了快速更新算法，加快了重建的速度。由于本發(fā)明所提出的共生相關函數(shù)屬于高階統(tǒng)計函數(shù)，當重建結果的共生相關函數(shù)與訓練圖像一致時，其低階函數(shù)也趨于一致。本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)上述目的：

一種基于共生相關函數(shù)的多孔介質建模方法，包括以下步驟：

(1)從圖像紋理描述的角度，將二維圖像的紋理分布作為先驗信息，利用共生相關函數(shù)提取圖像紋理特征CCF_3D，并以此作為重建過程中的約束條件。

(2)隨機初始化三維結構，并計算其三個正交方向的共生相關函數(shù)CCF_3Dx，CCF_3Dy，CCF_3Dz，并求得其平均值CCF_3D。再計算與二維訓練圖像共生相關函數(shù)CCF_2D的差值，初始結構的接受概率為0.5。

(3)基于模擬退火算法框架，以共生相關函數(shù)CCF_2D為目標，利用三維共生相關函數(shù)的快速更新算法FastUpdate_3D，不斷地進行迭代計算，縮小CCF_3D與CCF_2D之間的差別，并以Metropolis準則判斷是否接受該狀態(tài)。

(4)迭代達到終止條件，輸出結果。

具體地，所述步驟(1)中，共生相關函數(shù)的概念和計算包括：

考慮一個N相多孔介質，我們首先對訓練圖像進行遍歷，獲取到不同相關距離下兩點x₁和x₂構成的共生相關函數(shù)，表示如下：

其中，i,j＝1,...,n，N_ij(r)即表示為這兩個點出現(xiàn)為組合為ij的計數(shù)。

為了消除圖像尺寸對共生相關函數(shù)的影響，需要進一步進行歸一化，歸一化之后表示如下：

其中，

對于統(tǒng)計均質、各項同性的多孔介質而言，兩點之間的關系之和它們的距離相關，因此CCF可以進一步表示為：

CCF(x₁,x₂)＝CCF(r), (3)

其中，r＝|x₁-x₂|，即兩點之間的距離。

對于給定的訓練圖像(如圖1所示)，根據(jù)共生相關函數(shù)的定義，掃描圖像獲取其共生相關函數(shù)。根據(jù)兩點構成的不同模式，將其分別記錄到矩陣的對應位置，掃描完成，并進行歸一化，消除圖像尺寸對其的影響，得到的最終的歸一化結果作為約束函數(shù)。

所述步驟(2)中，隨機初始化三維結構和計算CCF_3D包括：