[发明专利]一种改进型数字图像三维跨尺度重构方法

说明书

本发明公开了一种改进型数字图像三维跨尺度重构方法，包括6个步骤：①从低分辨数字图像中提取孔隙与基质边缘像素；②对提取的像素的重组；③对重组模型的像素体细化，以使得融合时的像素一致；④对高分辨率数字图像单元体进行拼接；⑤将不同尺度的数字图像的像素体进行叠加与融合；⑥融合后的数字图像进行粗化。该方法能够实现不同尺度孔隙结构模型的关联，提升多尺度孔隙结构模型重建的效率，提高数字图像的像素精度。

技术领域

本发明涉及多孔介质三维模型重建技术领域，具体涉及一种改进型数字图像三维跨尺度重构方法。

背景技术

受成像技术的限制，多孔介质的成像必须在成像分辨率和样品物理尺寸两者之间进行权衡。较大尺寸的样品，成像技术可以识别亚微观至宏观孔隙结构，但会失去多孔介质材料微观(纳米级)孔隙结构特征，孔隙结构的连通性不高。小尺寸的试样，扫描成像成本高，可以达到微观纳米级结构识别，但是成像孔隙结构尺度非常小，不足以代表多孔介质材料性能。也就是说，单纯的通过物理实验无法重建既满足样品尺寸又包含微观纳米级孔隙结构的三维孔隙结构模型。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种改进型数字图像三维跨尺度重构方法，能够实现不同尺度孔隙结构模型的关联，提升多尺度孔隙结构模型重建的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种改进型数字图像三维跨尺度重构方法，包括以下步骤：

(1)对低分辨岩心图片进行水平即x方向和纵向即y方向扫描，定位三维模型中孔隙与基质像素的边界位置，随后以边界为对称中心，提取距离对称中心为r的所有像素；

(2)统计步骤(1)中提取的像素，利用以下公式计算组合模型x,y,z方向的像素数量，并对计算后获得的像素进行“Z”形重组；

式中：h_x,h_y,h_z分别低分辨率像素三维组合模型的x,y,z方向的像素尺寸，n为大尺度低分辨率三维孔隙模型的层数，[]为数学运算中的取整数运算；

(3)将重组后像素中的低分辨率三维模型像素体进行细化，根据不同尺度模型的分辨率，计算一个叠加融合的多尺度输出模型分辨率，将低分辨率三维模型的像素体细分为i×i×i个，i采用如下公式取值使细化后的模型分辨率与高分变率模型的分辨率相同：

式中：R_e(M_L)为低分辨率模型的像素分辨率，R_e(M_H)为高分辨率模型像素分辨率；

(4)将重组后像素中的高分辨率三维模型单元体进行拼接，首先通过高分辨率的三维孔隙模型作为单元体，根据不同尺度模型的物理尺寸大小，根据如下公式计算单元体的拼接数j；随后进行拼接直至组合与拼接的高分辨率三维模型与低分辨三维模型具有相同的物理尺寸；

V(M_R)＝h_x×h_y×h_z×R_e³(M_L)；

式中：V(M_R)为低分辨率三维模型的边缘像素重组后模型的物理尺寸，V(Unit)为高分辨率三维模型物理尺寸；

(5)将经过步骤(1)-步骤(4)重组后获得的具有相同的像素分辨率和物理尺寸的不同尺度三维模型进行图像像素的逻辑运算，根据如下公式确定不同尺度模型像素融合时的目标像素是孔隙还是基质像素：