[发明专利]一种基于CT图像的水合物沉积物剪切带识别方法

摘要

本发明属于岩土工程技术领域，公开了一种基于CT图像的水合物沉积物剪切带识别方法，通过X射线CT系统和低温高压水合物三轴仪，获得不同轴向应变下水合物沉积物试样纵向CT扫描剖面图。采用图像阈值分割技术方法，将沉积物颗粒从水合物、气体和水等分离出来，并进行二值化处理。对分离出来的沉积物颗粒二值化图像各局部进行颗粒长轴倾角统计，确定颗粒倾角随轴向应变的旋转方向变化，图像中普遍发生顺时针旋转的部分与普遍发生逆时针旋转的部分之间的过渡区即为剪切带。通过此方法实现剪切带位置、厚度以及倾角的测量。该方法识别水合物沉积物剪切带精度高，并获得试样内部剪切带形态变化特征，对研究水合物开采过程储层失稳具有重要意义。

主权项

1.一种基于CT图像的水合物沉积物剪切带识别方法，该方法主要通过统计水合物沉积物剪切变形过程中颗粒倾角变化的概率累计曲线和优势倾角分布曲线来确定和识别剪切带，其特征在于，步骤如下：1)结合微焦点X射线CT系统和低温高压水合物三轴仪，获得水合物沉积物试样剪切变形过程中不同轴向应变下纵向CT扫描剖面图；2)将得到的纵向CT扫描剖面图采用中值滤波去噪提高图像质量，然后进行灰度分布处理，根据密度线性找到沉积层颗粒峰值，对沉积层颗粒峰值中间值进行区域划分出各物质对应的阈值范围；通过分割不相关区域的阈值去除水合物、气体和水的干扰，将沉积层颗粒从水合物、气体和水中分离出来；然后，对图像进行二值化处理；3)选取二值化后的试样纵向剖面图的局部，将二值图像信息赋值给矩阵，然后对获得的矩阵使用8通道边缘分割以实现各个颗粒的分离；对图形中的每个颗粒进行最小外接椭圆处理并标号，根据最小外接椭圆的长轴与X轴正方向的夹角实现倾角角度判别，夹角位于X轴上为正，位于X轴下为负，统计颗粒倾角大小；其中，X轴正方向为水平向右方向；4)对比剪切前后倾角变化概率累计曲线以及优势倾角分布曲线，在相同累计概率下，剪切后颗粒的倾角小于剪切前颗粒倾角，表明颗粒整体有顺时针转动的趋势；剪切后颗粒的倾角大小于剪切前颗粒倾角，表明颗粒整体有逆时针转动的趋势；5)循环执行步骤3)和步骤4)，确定沉积层中各局部普遍发生顺时针旋转的部分与普遍发生逆时针旋转的部分；图像中普遍发生顺时针旋转的部分与普遍发生逆时针旋转的部分之间的过渡区即为剪切带，通过这种方法将剪切带的位置、厚度以及倾角确定。