[发明专利]一种基于X射线反向散射的多探测器多功能混合测井装置

权利要求书

1.一种基于X射线反向散射的多探测器多功能混合测井装置，包括：X射线发生器单元、X射线探测单元、数据存储单元、终端数据分析单元以及图像处理与重建单元；其特征在于：

所述X射线发生器单元用于向被探测井壁发射X射线，并控制X射线对被探测井壁地层进行全方位照射；

所述X射线探测单元用于探测X射线发生器单元向被探测井壁发射的X射线，并获取X射线返回的能量分布信息；X射线探测单元根据单个探测器的探测范围设置i个探测器，i个探测器的探测范围交叉重叠，其中i＞2；以确保探测范围完全覆盖被探测井壁地层，探测器所探测的能量包括沉积能量、探测器计数以及通量；

所述数据存储单元连接X射线探测单元，用于存储X射线探测单元提供的能量分布信息，并将存储的能量分布信息分别提供给终端数据分析单元及图像处理与重建单元；

所述终端数据分析单元根据数据存储单元提供的能量分布信息，推导出被探测井壁地层密度以及元素含量；

所述图像处理与重建单元将数据存储单元提供的能量分布信息转换为数字图像，并对数字图像进行三维重建，最终形成完整的井壁成像信息，以用于测井分析；其详细过程如下：

步骤一、对图像进行预处理

S11、将所有数字图像转化为灰度图像，实际操作过程中，每个探测器都会获得一个对应的能量分布信息，因此探测单元实际所获得图像共有n幅，其中n＞2；

S12、将步骤S11获取到的灰度图像进行二值化处理，以简化数字图像数据；

步骤二、构建三维重建算法

S21、从步骤S12所得的灰度图像中获取X射线反散射成像的内参数H；并通过内参数H构建三维重建本质矩阵E；

S22、本质矩阵E进行奇异值SVD分解得到X射线反散射成像的外参数[R,t]；外参数中R为X射线发生器的旋转矩阵，t为X射线发生器的平移矩阵；

S23、依据运动中的摄像机成像原理，利用经步骤S12处理后的各个角度的灰度图像，确定出投影矩阵与内参数、外参数的关系，即投影矩阵与X射线发生器运动状态的关系：

P_n＝H[R,t]_n

式中P_n为经步骤S12处理后的灰度图像n的投影矩阵；[R,t]_n为经步骤S12处理后的灰度图像n的旋转平移矩阵，R为X射线仪器的旋转矩阵；t为平移矩阵；

S24、根据投影矩阵与X射线发生器运动状态的关系，得出经步骤S12处理后的灰度图像n中像素坐标与三维空间坐标的映射关系：

设是经步骤S12处理后的灰度图像n的齐次坐标，X为经步骤S12处理后的灰度图像n对应的三维空间齐次坐标，则映射关系为：

式中N_n为常量因子；

S25、按照步骤S24构建出经步骤S12处理后的灰度图像n-1的映射关系；然后将经步骤S12处理后的灰度图像n，与经步骤S12处理后的灰度图像n-1得到的映射关系进行联立，可得三维坐标求解方程：

A(P_n,u,v)X＝0

式中A为经步骤S12处理后的灰度图像n-1，与经步骤S12处理后的灰度图像n-1重叠部分的投影矩阵P，在经步骤S12所得灰度图像中的齐次坐标(u,v,1)^T的函数；

S26、对A进行奇异值SVD分解得到A＝USV^T；其中V的最后一列即为求得的三维坐标；

步骤三、根据步骤构建的三维重建算法，按照探测单元获得的能量分布信息的时序逐个求出剩下灰度图像中对应的三维坐标，完成三维重建。