[發明專利]煤巖序列CT圖中裂隙網絡自動提取方法

有效

• 申請號: 201711461674.1
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108074223B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張國英;李志偉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;鄭哲

本發明公開了一種煤巖序列CT圖中裂隙網絡自動提取方法，包括：去除原始煤巖序列CT圖中非煤巖腔體區域，獲得符合要求的煤巖序列CT圖；利用基于三維空間的偽影過濾算法和基于三維梯度的Laplace增強算法，依次對符合要求的煤巖序列CT圖做偽影過濾與裂隙邊界增強處理，獲得裂隙邊界增強后的煤巖序列CT圖；建立基于裂隙特征約束的裂隙網絡提取模型，從裂隙邊界增強后的煤巖序列CT圖提取出得到煤巖序列CT圖裂隙網絡；將獲取的煤巖序列CT圖裂隙網絡作為先驗形狀，用基于先驗形狀約束的水平集模型優化裂隙網絡，得到完整的煤巖序列CT圖裂隙網絡。該方法可對煤巖序列CT圖全自動批量處理，得到完整準確的煤巖裂隙網絡。

技術領域

本發明涉及煤或者煤與瓦斯共采等領域，尤其涉及一種煤巖序列CT圖中裂隙網絡自動提取方法。

背景技術

目前，隨著我國煤礦地下開采深度的增加，煤炭賦存條件愈發復雜，煤層瓦斯含量隨之增高，煤與瓦斯突出、瓦斯爆炸等災害不時發生，帶來了巨大的經濟損失和大量人員傷亡。深部煤巖中的裂隙網絡是瓦斯煤層氣的存儲場所和運移通道，開采和掘進過程導致煤巖體中應力場發生改變，進而影響了煤巖體中裂隙的延伸、擴展及裂隙網絡的重新分布。煤炭生產需要構建流體運移模型，掌握煤巖中裂隙網絡以及采動應力作用下的演化規律有重要的意義。

煤巖屬于非連續、非均質天然地質體，其裂隙的大小、開度、粗糙度等特征在空間上有較大的各向異性，工業CT機對同一煤巖試件在不同圍壓條件下進行斷層掃描，并把掃描斷面以二維灰度圖像形式表現出來，具有成像直觀、分辨率高、不受試件結構限制的優點。

煤巖序列CT中裂隙網絡的準確提取，直接關系到后續煤巖的深入研究。目前主要用人工勾畫方式提取煤巖序列CT圖中的裂隙網絡，準確性受人主觀影響大，提取效率低下；而數字圖像技術從CT圖中提取裂隙網絡，主要有基于閾值分割、邊緣檢測、區域生長等方法，這些方法不適應對比度低、細節多、邊界弱等特性的煤巖CT圖像，且具有不能抑制噪聲、模糊圖像細節、易受干擾、精確度低等缺點，影響了后續煤的滲透率計算、煤巖損傷、裂隙多場耦合等研究工作的開展。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤巖序列CT圖中裂隙網絡自動提取方法，可對煤巖序列CT圖全自動批量處理，得到完整準確的煤巖裂隙網絡。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種煤巖序列CT圖中裂隙網絡自動提取方法，包括：

去除原始煤巖序列CT圖像數據中非煤巖腔體區域，獲得符合要求的煤巖序列CT圖像數據；

利用基于三維空間的偽影過濾算法和基于三維梯度的Laplace增強算法，依次對符合要求的煤巖序列CT圖像數據做偽影過濾與裂隙邊界增強處理，獲得裂隙邊界增強后的煤巖序列CT圖像數據；

建立基于裂隙特征約束的裂隙網絡提取模型，從裂隙邊界增強后的煤巖序列CT圖像數據提取出得到煤巖序列CT圖裂隙網絡；

將獲取的煤巖序列CT圖裂隙網絡作為先驗形狀，用基于先驗形狀約束的水平集模型優化裂隙網絡，得到完整的煤巖序列CT圖裂隙網絡。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，一方面，避免了目前手工勾畫裂隙網絡，有效提高工作效率及裂隙網絡的準確性；另一方面，通過偽影過濾與裂隙邊界增強算法可以有效的抑制偽影噪聲并提高裂隙邊界，并結合特有的裂隙特征約束條件提取裂隙網絡可以快速、準確的提取出裂隙網絡；在此基礎上，做進一步的優化使裂隙網絡更加完整準確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種煤巖序列CT圖中裂隙網絡自動提取方法的流程圖；