[发明专利]一种三维岩心图像孔隙和喉道的分割方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像分割技术，尤其涉及一种三维岩心图像的孔隙和喉道的分割方法，属于图像分割技术领域。

背景技术

储集层通常是指能够储集流体，并且能对流体进行渗滤的岩层。储集层内部的微观孔隙结构直接影响储集层储存油气的能力和渗流特性，这种微观孔隙结构并最终影响石油、天然气等的储集含量。所谓的孔隙结构是指岩心中孔隙和喉道(简称孔喉)的几何特征、分布情况以及它们之间的相互连通性；其中孔隙是指岩石中未被填充的空间，它反映了岩石的储存油气的能力。而喉道就是连接岩石相邻孔隙之间的狭长部位。而喉道的形态、大小又反映了孔隙的渗流特性。研究岩心中孔隙和喉道的特性是预测油气形成、分布规律与提高油气采收率的主要方法。而将孔隙和喉道分割出来，则是研究岩心中孔隙和喉道的几何特征、分布情况等特性的前提。

由于孔隙的结构复杂，传统的对三维岩心图像孔喉分割方法存在较大误差。比如现有的分水岭算法存在过分割现象；最大最小球算法不能准确地确定喉道的位置且不能准确地反映狭长的孔隙的真实半径；而基于骨架段的算法存在欠分割现象。近年来，研究人员在不断地研究与探索对三维岩心图像孔喉分割问题，但目前的研究情况还没有提出一种可以对三维岩心图像进行高效而准确的分割方法。基于此，希望能够有一种高效的、准确的对三维岩心图像孔隙和喉道的分割方法，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是在于克服现有技术中所存在的缺陷和不足，提供一种三维岩心图像孔隙和喉道的分割方法，该分割方法是先构建三维岩心模型，做连通标记，对每个连通区域做三维距离变换等步骤，最后找到孔隙的种子点，该种子点可以理解为孔隙的中心位置，根据孔隙种子点区域生长的生长规则进行区域生长，从而划分出各个孔隙；孔隙之间相互接触的位置即喉道。本发明的方法能够减少传统分割方法的一些误差大以及过分割和欠分割等现象，使三维岩心图像孔喉分割结果更加准确有效。

本发明提供的一种三维岩心图像孔隙和喉道的分割方法，包括以下操作步骤：

步骤1：准备一组待分割的岩心二值序列图，由此构建三维岩心模型，对三维岩心模型做连通标记；对连通标记的每个连通区域A_i按以下步骤2到步骤5进行操作，其中i＝1、2、3……n，n为连通区域的个数；

步骤2：对步骤1中每个连通区域A_i做三维距离变换；

步骤3：对步骤2做三维距离变换后的结果求梯度模值；

步骤4：根据步骤2得到的三维距离变换值和步骤3所得梯度模值寻找关键点；

步骤5：根据步骤4找到的关键点进行骨架生成；

步骤6：将步骤5生成的每个连通区域A_i的骨架相加得到整个三维岩心模型的骨架C；

步骤7：对步骤6相加得到的骨架C中所有点进行孔径切面面积计算；

步骤8：根据步骤7计算的孔径切面面积进行孔隙种子点寻找；

步骤9：以步骤8找到的孔隙种子点根据孔隙种子点区域生长的生长规则进行区域生长，从而划分出三维岩心模型的每个孔隙，孔隙之间相互接触的位置即为喉道；即完成三维岩心模型孔隙和喉道的分割。

上述技术方案中，步骤3中所述对三维距离变换的结果求梯度模值，采用下述方法计算：

对三维岩心模型x，y，z三个方向采用SOBEL算子分别算出dx，dy，dz三个分量，SOBEL算子见电子工业出版社出版的Rafael C.Gonzalez等著，阮秋琦等译的《数字图像处理》第三版；

设当前点为p(x，y，z)，当前点的距离值为d(x，y，z)；其三个分量分别表示如下：

dx＝2×d(x-1，y，z)+d(x-1，y-1，z)+d(x-1，y+1，z)-2×d(x+1，y，z)

-d(x+1，y-1，z)-d(x+1，y+1，z) (1)

dy＝2×d(x，y-1，z)+d(x-1，y-1，z)+d(x+1，y-1，z)-2×d(x，y+1，z)

-d(x-1，y+1，z)-d(x+1，y+1，z) (2)

dz＝2×d(x，y，z-1)+d(x，y-1，z-1)+d(x，y+1，z-1)-2×d(x，y，z+1)

-d(x，y-1，z+1)-d(x，y+1，z+1) (3)

所求梯度模值由以下公式(4)得到，

公式中dx、dy、dz分别为x、y、z三个方向的偏导数，D(x，y，z)为当前点p(x，y，z)的距离值的梯度模值。