[發明專利]一種基于孔壁圖像的巖石面孔隙度識別方法

有效

• 申請號: 201911112309.9
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110838117B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王超;王川嬰;韓增強
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發明公開了一種基于孔壁圖像的巖石面孔隙度識別方法，步驟是：調整孔壁圖像RGB分量值；轉換顏色空間、合適閾值二值化、二值圖像數學形態學操作、像素點統計計算。本發明通過對鉆攝像技術獲取的孔壁圖像進行分析處理，能夠快速、準確的識別出巖石的面孔隙度，為工程實踐和科學研究提供一個有意義的參數。

技術領域

本發明屬于數字巖石工程領域，更具體涉及一種基于孔壁圖像的巖石面孔隙度識別方法。

技術背景

孔隙度是評價巖體質量的重要因素之一，常見的測量方法是對鉆孔巖芯進行室內物理實驗，測得巖石總體積和巖石中孔隙體積，進而計算孔隙度大小。但是在深部巖石工程中，由于高地應力的存在，很難取出完整的鉆孔巖芯，限制了通過物理實驗的方法測定巖石的孔隙度。

有研究表明，巖石的面孔隙度與孔隙度之間存在一定的關系。據此，有學者借助數字圖像處理技術開展了巖石面孔隙度識別研究。已公開的研究顯示，面孔隙度的識別大多是對光學顯微鏡等設備拍攝到的巖石薄片圖像進行分析處理。但是該方法實現起來較為復雜且不太可能對大范圍內的巖石孔隙度進行測量。

隨著鉆孔攝像技術的出現，巖體內部結構的探測出現了新的方法，它能夠通過鉆孔深入巖體內部，獲得高清的孔壁影像資料。鉆孔攝像技術采集到的孔壁影像資料完整且無損的記錄了巖石孔隙、裂隙等結構信息，通過對影像資料的分析處理就能得到諸如孔隙度、連通性、粗糙度等對工程和研究具有價值的指標數據。目前還未見有針對鉆孔圖像孔隙度識別的相關研究，因此，發明一種能夠實現鉆孔孔壁圖像面孔隙度快速高效識別的方法，將對工程實踐和科學研究產生一定的指導意義。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術中的不足之處，提供一種基于孔壁圖像的巖石面孔隙度識別方法，通過調整孔壁圖像RGB分量值、轉換顏色空間、合適閾值二值化、二值圖像數學形態學操作、像素點統計等步驟，能夠快速準確的識別孔壁圖像的面孔隙度，為工程實踐和科學研究提供一個有意義的參數。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種基于孔壁圖像的巖石面孔隙度識別方法，包括以下步驟：

步驟1、遍歷孔壁圖像中每一個像素點的R、G、B分量值，并找出每個像素點的分量最大值max(R,G,B)和分量最小值min(R,G,B)，當max(R,G,B)T₁，且max(R,G,B)-min(R,G,B)T₂時，將像素點的R、G、B分量值重新賦值為max(R,G,B)，T₁為第一閾值，T₂為第二閾值，第一閾值和第二閾值均大于0且小于255，第一閾值大于第二閾值；

步驟2、將步驟1處理后的孔壁圖像轉換為飽和度分量圖；

步驟3、對飽和度分量圖進行二值化獲得二值圖像；

步驟4、去除二值圖像中的白色孔隙雜點和黑色非孔隙雜點；

步驟5、統計經步驟4處理后的二值圖像中白色孔隙區域的像素點數和二值圖像的總像素點數，計算白色孔隙區域的像素點數與二值圖像的總像素點數的比值，獲得巖石的面孔隙度。

如上所述的步驟2的飽和度分量圖的S分量通過以下步驟獲得：

其中：Xmax＝max(R,G,B)，Xmin＝min(R,G,B)。

如上所述的步驟3中，飽和度分量圖的二值化閾值通過最大類間方差法獲得。

如上所述的步驟4包括以下步驟：

步驟4.1、首先通過設定一個白色雜點濾除閾值濾去二值圖像中像素小于該白色雜點濾除閾值的微小白色孔隙雜點；