TCH-1型岩石铸体薄片图像分析系统研制及应用.pdf

TCH一1型岩石铸体薄片图像分析系统研制及应
用

惠延安弥继良黄克难
(中国石油塔里木石油勘探开发研究院实验检测中o)

摘要TCH1型图像分析系统是在目前国内外通用图像分析仪的基础上，根据岩石铸体薄
片孔隙结构和致密砂岩粒度分析的需要，研究配置的一套岩石铸体薄片图像分析专用系统。该
系统硬件主要由岩相偏光显微镜、彩色CCD摄像机和扫描仪、微机等几部分组成。软件系统
主要由系统软件和图像处理软件两部分组成，能对岩心图像进行真彩色自动识别和分割、真彩
色变换和处理。等面积圆和面积频率两种地质模型的使用，使所测的铸体薄片孔隙结构参数和
粒度特征参数更接近实际地质情况。投产两年来，在塔里木油田的塔中、库车等地区勘探中发
挥了重要作用。实践证明：该套系统自动识别程度和分辨率高、操作简便，能满足石油地质研
究所需的孔隙结构和粒度分布资料。

国内外同类仪器存在的问题：一般只限于灰度分割和伪彩色分割，不能充分利用丰富的
彩色信息进行真彩色分割和处理彩色图像，目标分割提取的准确性较差；不能解决分割图像
与原图像的耦合问题。没有对不同放大倍数下图像像素尺寸进行标定。
在石油勘探领域应用中存在的问题：在砂岩铸体薄片孔隙结构分析和薄片粒度分析中，
孔径测量采用了等面积圆地质模型，而粒径测量采用视长轴地质模型，所测结果不能很好地
反映实际地质情况；频数法计算孔隙、粒度分布及其特征参数，所测结果与孔径分布和粒度
分布客观实际相差较大；在粒度分析中，分析效率太低。本文旨在研究解决以上存在的问题。

一、TCH一1型岩石铸体薄片图像分析系统的研
制

TCH一1型图像处理系统由硬件系统和相应的软件系统两大部分组成。
1．硬件系统组成
(1)显微光学系统
采用OLYMPUSBHSP一753岩相偏光显微镜，包括360度旋转镜台，
BEREKS补偿棱镜，以及PM一1035AD一2全自动显微照相装置和CCD摄像的三通接
口。
(2)图像输入装置
1)扫描仪；
2)光电图像转换系统：采用JVC彩色CCD摄像机，有效像素数44万[753(水
平)X582(垂直)]，最低照度2．5LUX，保证了高质量地将光学显微图像转换为视频图像信
号。
(3)图像采集与处理系统
采用MVC32真彩色图像卡，具有8位A／D转换、24BIT彩色分辨率、4个512XSl2X8
BIT图像帧存本，将OCD视频图像信号量化采集到彩色图像存储器中，并配以相应的支撑软
件进行预处理。采用微机对图像进行各种变换处理，完成目标自动分割、参数统计等运算操作。
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(4)输出装置图像监视
器、打印机等。
2．软件系统
系统软件主要由Windows95平台，MVC32等组成。装有Photoshop4．0图像处理软
件，可对常见格式的图像进行通用处理。
图像处理软件主要由系统控制部分、图像处理部分、图像分析、统计及打印等几部分组
成，软件模块全部采用VisualC+十开发，运行在Widows95／98环境下，全中文操作界面，
软件可测量和统计铸体薄片的多种参数。程序的整体框架结构见图1。

进
余
不
器
霆

图1TCH一1型图像处理系统软件整体框架结构图
(1)该套软件系统控制部分的功能：
1)初始化：完成系统以及图像板、数据文件的初始化工作。
2)图像采集：动态采集并冻结一幅真彩色岩石薄片图像。
3)退出系统。(2)图像处理
部分的功能：
1)图像分割：图像分割是该系统的关键，本系统采用了一种新的图像分割方法，根据
真彩色岩石薄片的RGB特征，利用模式识别理论的统计多谱分类方法，建立一个三维的
空间矢量模型。图像上任意一点都有R、G、B三个分量，根据所选取的铸体薄片孔隙不

同部位的孔隙，计算出相应的R、G、B的平均值R7、G7、B7，对于该iL隙的任意一点

R、G、B与R7、G7、B7之间有一个空间颜色距离：

D=√(R—R7)2+(G—G7)2+(B—B7)2(1)

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相应的孔隙样本每一部分都有一个空间颜色距离的平均值和空间颜色距离的均方差，空间颜
色距离的均方差满足正态分布规律。根据所选取的孔隙不同部分具有相应的颜色特征值来自
动产生相对应部分的均方差阈值，扫描图像，计算出图像上每一点的空间颜色距离的均方
差，然后进行判定，判定它是否在所做孔隙样本空间颜色距离均方差的正态分布内，如果
是，则把这一点归入孔隙。扫描过程结束，计算机把符合所选样本特征值的相应的孔隙部分提
取出来，使之成为一幅二值图像并叠加在原始的彩色图像上，这种基于真彩色图像的分割方
法，分割出的图像效果比用灰度分割出的图像效果好．解决了铸体薄片彩色不均匀的问题。
2)分割出的图像与原始孔隙的耦合性：为了观察