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专利号: 2021104835128
申请人: 广东石油化工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于岩心照片识别裂缝类型的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1,用工业CCD相机对岩心进行扫描以获取岩心外表面图片;

步骤2,对岩心外表面图片进行预处理得到岩心预处理图;

步骤3,对岩心预处理图进行边缘检测得到边缘轮廓构成的各个裂缝区域,所述各个裂缝区域构成第一集合;

步骤4,对第一集合进行处理,筛选出天然裂缝集合;

步骤5,修复天然裂缝集合中的天然裂缝图像,调整天然裂缝图像到统一大小;

步骤6,把统一大小的天然裂缝图像输入预先训练好的卷积神经网络模型,得到天然裂缝的类型;

其中,步骤4中,对第一集合进行处理,筛选出天然裂缝集合的方法,包括以下子步骤:步骤4.1,设置变量i,初始化i的值为1;令N为第一集合中元素的数量;第一集合为G={Gj},Gj为G中第j个裂缝区域图像,将Gj转化为Gj图像的像素矩阵中像素的集合,其中,j取值范围为[1,N],建立空集合G’;

步骤4.2,依次提取Gi中的像素中标记Pedge为TRUE的像素的像素集合为P是其中第a个像素的坐标,k是Pedge为TRUE的像素数量,a≤k;

步骤4.3,设置变量b的值为1,建立空集合DP,空集合DP_MAX,dpe和dpf均为像素,建立空集合DP_AVG

步骤4.4,设置变量c=b+step1,变量d=c+step2,step1和step2为步进值,如果d>k,则跳转到步骤4.11,否则跳转步骤4.5;

其中,步进值step1值和step2值的获取方式为:通过Harris角点检测对P的像素点集合构成的封闭区域进行检测得到多个角点,令各个角点的集合为CP,步进值step1为从p1(xb,yb)开始的到与p1(xb,yb)距离最近的角点做为的第一角点构成线段上的像素数量,令距离第一角点最近的角点为第二角点,步进值step2为从第一角点开始到第二角点构成线段的像素数量, 其中p1(xb,yb)是集合P中第b个像素;

步骤4.5,从集合P中取得像素p1(xb,yb), p2(xc,yc),p3(xd,yd),其中(xc,yc)是集合P中第c个像素的坐标,(xd,yd)是集合P中第d个像素的坐标;

步骤4.6,p1(xb,yb),p2(xc,yc),p3(xd,yd)构成三角形,构造所述三角形的外接圆,圆心为Cb,外接圆的半径为Cr,把Cr加入DP_AVG

步骤4.7,设置变量e的值为1;

步骤4.8,从集合P中取得像素p0(xe,ye),设置dpe为p0(xe,ye)到Cb的欧几里得距离,连同像素p0(xe,ye)加入集合DP,(xe,ye)是集合P中第e个像素的坐标;

步骤4.9,将变量e的值增加1,如果e≤k,跳转步骤4.8,否则跳转步骤4.10;

步骤4.10,计算DP_AVG各个元素的算术平均值,从集合DP中选出大于所述算术平均值的元素,将各个选出的所述元素及其对应的像素坐标加入集合DP_MAX,变量b的值增加1,把集合DP清空,跳转到步骤4.4;

步骤4.11,取得DP_MAX中各个元素的频数和其对应坐标(xg,yg),从中剔除在CP中的元素,构成集合EXCL(xh,yh),其中所述元素的频数指的是所选元素在集合DP_MAX出现的次数,其中(xh,yh)是集合EXCL(xh,yh)中第h个像素的坐标,h的取值范围为[1,k];

步骤4.12,从集合Gi中剔除EXCL(xh,yh)中的元素后合并到集合G’中,将变量i的值增加

1;

步骤4.13,如果i≤N,跳转到步骤4.2,否则跳转到步骤4.14;

步骤4.14,令G’集合为第二集合,第二集合即为剔除了人工裂缝的天然裂缝集合;

在步骤5中,修复天然裂缝集合中的天然裂缝图像的方法包括以下子步骤:步骤5.1,设置变量p和q,初始化p和q的值为1;令M为第二集合G’中元素的数量;第二集合为G’={G’r},将G’r转化为G’r图像的像素矩阵中像素的集合,G’r为G’中第r个裂缝图像,其中,r取值范围为[1,M];

步骤5.2,通过直线检测方法检测得到G’p中的直线段集合L,所述直线检测方法包括最小二乘法拟合直线、LSD线段检测、Hough变换检测直线、Ransac拟合直线中任意一种;

步骤5.3,如果L为空集则令p的值增加1并转到步骤5.2,如果L不为空集则转到步骤

5.4;

步骤5.4,从集合G’中筛选出除G’p外的各个裂缝图像的重心或几何中心P1到G’p的重心或几何中心P2的欧氏距离小于Lmax的待合并裂缝图像集合G2,其中,Lmax为集合L中最长直线段的长度;

步骤5.5, 通过Harris角点检测对G’p的像素点集合构成的封闭区域进行检测得到多个角点,得到的角点集合CP2,CP2中元素的数量为S,令p(xt,yt)为CP2中坐标为(xt,yt)的像素点,(xt,yt)是集合CP2中第t个像素的坐标,t取值范围为[1,S];

依次扫描CP2中各个角点中与集合L中线段的任意端点距离最近的角点P3,令L2为集合L中任意端点距离与角点P3距离最近的直线段,选择集合G2中重心或几何中心P1与P3的欧氏距离最短的裂缝图像并且该裂缝图像的外接圆的直径R1小于L2的长度的裂缝图像作为待合并裂缝图像G3;

步骤5.6,将G3的外接圆与G3的各个切点相互之间构成的各个线段中选取与L2的长度的差值的绝对值E2最小的线段LQ的两个切点作为第一连接点和第二连接点;将LQ按照L2的方向旋转第一角度,按照第一角度对应的旋转G3;其中,令线段L2的两个端点为第三连接点和第四连接点,第三连接点到第四连接点的线段方向对应于G3中第一连接点到第二连接点的线段方向;

步骤5.7,将G3移动到G3的第一连接点与L2的第三连接点的重合的位置,如果E2>0,则通过边缘检测算子对G’p检测边缘线,令第四连接点在G’p边缘线上对应的坐标位置的像素点为P4点,从P4点开始,沿着第三连接点和第四连接点的线段方向,从第四连接点开始复制G’p上截面长度为E2的边缘线,复制的边缘线的两个端点第五连接点和第六连接点,将复制的边缘线的第五连接点移动到第二连接点的坐标处,第六连接点对应的移动到第四连接点处得到新的G’p,完成了G’p的修复,将G3从第二集合G’中删除并将G3从待合并裂缝图像集合G2中删除;

步骤5.8,如果p<M,将变量p的值增加1并转到步骤5.2,当p≥M时转到步骤5.9;

步骤5.9,输出第二集合G’作为修复好的天然裂缝集合;

在步骤6中, 把统一大小的天然裂缝图像输入预先训练好的卷积神经网络模型,得到天然裂缝的类型,具体包括以下子步骤:步骤6.1,利用已有的带标记的岩心图片,分成训练数据集和测试数据集;

步骤6.2,建立预测卷积神经网络模型,把训练数据集输入模型训练;

步骤6.3,使用测试数据集验证预测模型直到准确度高于阈值;

步骤6.4,把统一大小的天然裂缝图像输入预先训练好的卷积神经网络模型,得到天然裂缝的类型,所述天然裂缝类型可以分为构造裂缝和非构造裂缝两类:构造裂缝主要包括张性裂缝、剪性裂缝和压性裂缝,而非构造裂缝则主要包括溶蚀缝、压实缝、风化缝、层间缝和沉积裂缝。

2.根据权利要求1所述的一种基于岩心照片识别裂缝类型的方法,其特征在于,在步骤

1中,用工业CCD相机对岩心进行扫描以获取岩心外表面图片的方法包括以下子步骤:步骤1.1,将岩心放在步进电机控制旋转的滚辊上;

步骤1.2,使用工业CCD相机扫描岩心;

步骤1.3,每一次旋转滚辊采集一条像素线,之后旋转滚辊,根据需要的精度调整旋转的速度,直到一个岩心被采集完毕,一个岩心采集的所有像素线构成像素线集合;

步骤1.4,把采集到的像素线集合合成一幅完整的岩心外表面图片。

3.根据权利要求1所述的一种基于岩心照片识别裂缝类型的方法,其特征在于,在步骤

2中,对步骤1得到的岩心外表面图片进行预处理,利用最大值灰度化法获得岩心预处理图。

4.根据权利要求1所述的一种基于岩心照片识别裂缝类型的方法,其特征在于,在步骤

5中,修复天然裂缝集合,包括以下步骤:抽取天然裂缝集合中的天然裂缝图像,对每个天然裂缝图像进行按照Z型走向遍历分割出孤立曲线CURVEN,小于阈值的曲线重新分配给邻近的大于阈值的曲线;对CURVEN建立最小外接矩形;调整天然裂缝图像到统一大小得到统一大小的天然裂缝图像。