專利名稱：巖心顯微多種光譜成像信息綜合處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油地質(zhì)勘探錄井技術(shù)領(lǐng)域；特別是一種含油巖心的顯微熒光、紅外 和拉曼多種光譜成像測(cè)量與結(jié)果的綜合分析技術(shù)方法等。
背景技術(shù)：
礦物學(xué)、巖石學(xué)和地球化學(xué)研究方法首先是觀察、描述和識(shí)別目的物。常用的經(jīng)
典技術(shù)是光學(xué)顯微鏡和x射線衍射，并輔以掃描或透射電子顯微鏡和電子與離子?xùn)|分
析。但這些檢測(cè)手段不能區(qū)分同構(gòu)異形體或測(cè)定部分有序度。因此，需要既可以產(chǎn)生 樣品的分子指紋譜，又能用于研究包含結(jié)晶和無定形材料的復(fù)雜樣品的另一種微東方 法。然而通常對(duì)諸如巖心等樣品物性的光譜學(xué)(紅外、拉曼和熒光等)實(shí)驗(yàn)研究是對(duì) 樣品宏觀體積取統(tǒng)計(jì)平均值得到的結(jié)果。例如石油錄井技術(shù)中的常規(guī)熒光檢測(cè)、同步
熒光光譜分析、三維熒光光譜分析等，對(duì)巖心樣品的熒光分析都存在一定的局限性通 常是預(yù)先用某種溶劑萃取出巖心中的石油烴類物質(zhì)，并對(duì)其進(jìn)行熒光光譜分析。這種 方法破壞了巖石的本來面貌，無法了解巖石的組構(gòu)信息和烴類在巖石中的分布情況等 在評(píng)價(jià)油氣水層中必需的重要信息的缺點(diǎn)；而目前應(yīng)用的熒光錄井顯微圖像技術(shù)雖可 以較準(zhǔn)確地進(jìn)行巖心的組構(gòu)和烴類熒光的分布觀察，但仍是依靠人眼或真彩色攝像頭 對(duì)熒光顏色和強(qiáng)度的感知，這種根據(jù)人的色覺的分析方法不是完全的光譜方法，存在 同色異譜的根本缺點(diǎn)，為取得正確結(jié)果，必須采集足夠多的樣本，建立物理模型。與 熒光光譜顯微探針類似，紅外和拉曼光譜顯微探針法研究巖心中碳質(zhì)物的已有工作中， 通常實(shí)驗(yàn)研究多是局限于對(duì)經(jīng)過復(fù)雜處理分離出的微小樣品(如干酪根)或樣品中個(gè) 別位點(diǎn)所得的結(jié)果，缺乏對(duì)復(fù)雜樣品各組分(或基團(tuán))的空間分布及其相互關(guān)系的研 究。特別是，至今對(duì)巖心樣品的顯微熒光、紅外和拉曼光譜成像的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一 綜合分析的方法尚未見著報(bào)道。這種情況遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足石油地質(zhì)勘探錄井技術(shù)進(jìn)一步 發(fā)展的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在利用顯微熒光、紅外和拉曼光譜成像分析系統(tǒng)在光譜和空間兩個(gè)方面 對(duì)錄井中巖心樣品進(jìn)行分析和識(shí)別，特別是將分別由顯微熒光、紅外和拉曼光譜成像 分析系統(tǒng)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用圖像光譜信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分 析，得到巖心樣品中不同化學(xué)組分的空間分布圖等。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題釆取的方案是首先在顯微鏡下獲取巖心光片的全色光彩色 圖像，并參考該圖像選定測(cè)量區(qū)域；然后分別使用顯微熒光、紅外和拉曼三種光譜成
像分析系統(tǒng)對(duì)錄井中巖心樣品進(jìn)行測(cè)量，獲取相應(yīng)的成像"光譜立方體"或光譜"圖 像立方體"，最后對(duì)巖心樣品顯微熒光、紅外和拉曼三種光譜成像信息利用融合技術(shù)方 法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分析。數(shù)據(jù)融合采用像素級(jí)融合，其實(shí)現(xiàn)過程是直接在熒光、 紅外和拉曼重構(gòu)圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析，具體是先將每個(gè)待融合的圖像進(jìn)
行離散小波變換(DWT變換)，消除圖像的噪音，再將分解的各級(jí)子圖像分別進(jìn)行加權(quán)融 合，即將待融合的子影像賦予一定的權(quán)值，然后將它們中同一級(jí)的疊加起來，得到融 合后的多光譜子影像。其計(jì)算公式是
式中，Ij為融合子影像，aj、 bjj^常數(shù)，Pij為各待融合圖像的權(quán)值，Aij為第i個(gè)待融合 圖像Ai的第j級(jí)子圖像，N為待融合圖像的總數(shù)量。融合圖像的效果好壞主要與Pij的 選擇有關(guān)，如果權(quán)值選擇適當(dāng)，則可以獲得較好的效果。最后將融合后所得的各級(jí)子 圖像進(jìn)行DWT逆變換得到最終的融合結(jié)果圖像/ ，具體的計(jì)算機(jī)程序流程框圖見附圖1。 在本發(fā)明中，利用顯微熒光、紅外和拉曼光譜成像分析系統(tǒng)在光譜和空間兩個(gè)方 面對(duì)錄井中巖心樣品進(jìn)行分析和識(shí)別，特別是將分別由顯微熒光、紅外和拉曼光譜成 像分析系統(tǒng)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用圖像光譜信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分 析，得到巖心樣品中不同化學(xué)組分、結(jié)構(gòu)和基團(tuán)的空間分布圖等，從而直觀地揭示不 同烴類在巖石中的分布情況、孔隙的連通性等信息，對(duì)油氣水層進(jìn)行預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)證明， 多種顯微光譜成像的圖像光譜信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)方法比各自獨(dú)立的光譜成像方法對(duì) 礦物學(xué)、巖石學(xué)和巖心的地球化學(xué)研究具有更高的實(shí)用價(jià)值。
圖1為本發(fā)明所提出的基于MATLAB平臺(tái)編寫的巖心樣品多種顯微圖像光譜信息的 數(shù)據(jù)融合及綜合處理計(jì)算機(jī)程序流程框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明。
測(cè)量所用巖心樣品預(yù)先按國家石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5913-2004 "巖石制片方 法"制成光片(厚30微米)粘在玻璃載物片上，分別使用如下三種光譜成像方法
1、熒光顯微光譜成像實(shí)驗(yàn)采用熒光顯微鏡，光源為超高壓汞燈時(shí)，配置的激發(fā) 濾光片為BG12 (2隱)，其中心透過波長在405 nm左右，而配置的發(fā)射截止濾光片為 JB510,只有波長大于510 nm以上的熒光才能通過。為了本方法易于普及，選用上述 兩種濾光片組合對(duì)于儲(chǔ)存于巖心中烴類的熒光激發(fā)、發(fā)射效率是較高的，效果也較理
想。實(shí)驗(yàn)中所用的成像光譜數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)為九維光電科技有限公司的顯微成像光譜儀, 其波長范圍400 - 700 rnn,儀器的光譜分辨率為10 nra。樣品微動(dòng)平臺(tái)精度為IO微米。 由該系統(tǒng)特性決定，它同時(shí)需要光譜重構(gòu)和圖像重構(gòu)。其實(shí)驗(yàn)過程為預(yù)先將成像光 譜數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)置于熒光顯微鏡的三目鏡簡上方，將樣品置于熒光顯微鏡的載物臺(tái)上。 首先用溴鎢燈照明被觀察的樣品并進(jìn)行調(diào)焦，在計(jì)算機(jī)屏幕上得到最為清晰的巖心圖 像后，選取研究區(qū)域。然后打開汞燈對(duì)樣品進(jìn)行熒光激發(fā)，利用熒光顯微成像技術(shù)得 到含油巖心樣品在400 - 600 nm范圍內(nèi)的熒光成像光譜立方體，選擇一個(gè)石油芳烴的 熒光發(fā)射特征波長的單色像，從中可以初步清楚地看出巖心中的芳烴發(fā)光區(qū)域及其連 通情況，再次，利用差譜方法，選取兩幅熒光單色圖進(jìn)行相減處理后，得到更清晰的 熒光分布圖，能夠十分容易地分析油氣在巖心中的強(qiáng)度及分布、連通情況，從而克服 了人眼觀察的主觀性。根據(jù)各種油分的不同特征熒光光譜，利用光譜相似性制圖的方 法進(jìn)行熒光光譜圖像處理，不僅可分辨出其所含油質(zhì)的輕重，而通過其熒光強(qiáng)度的差 別，又能夠大致判斷其所處點(diǎn)的油氣含量。
2、紅外顯微光譜成像實(shí)驗(yàn)巖心樣品光片在Shimadzu公司生產(chǎn)的IRPrestige-21 型紅外傅立葉變換分光光度計(jì)和AIM8800型紅外顯微鏡下利用自動(dòng)X-Y掃描工作臺(tái)對(duì) 樣品上設(shè)定的位點(diǎn)陣列作紅外光譜測(cè)定而進(jìn)行顯微紅外光譜成像(ma卯ing)。實(shí)驗(yàn)中 選擇兩種工作方式
(1) 透射模式特別適合樣品是微小固體顆?；蚶w維的情況。采用透射法時(shí)，必須 考慮樣品的厚度(一般樣品厚度以不大于20微米為宜)，如樣品數(shù)量少且吸收系數(shù)過 大，則需要用KBr稀釋并壓制成片。應(yīng)避免檢測(cè)信號(hào)飽和而導(dǎo)致吸收譜帶變形。
(2) 衰減全反射(ATR)模式通過ATR探頭(AIM8800M型衰減全反射物鏡為半球 形晶體，由Ge材料制成，放大倍數(shù)15倍，30°入射角，單次反射)與樣品表面接觸， 測(cè)定樣品表面微區(qū)的紅外ATR光譜，入射光透入樣品深度不僅與工作波長成正比，還 與入射角、衰減全反射物鏡折射率和樣品折射率有關(guān)。透入樣品深度一般是幾分之一 個(gè)工作波長(在紅外區(qū)，約為1-2微米，遠(yuǎn)小于巖石薄片的厚度)，不僅可以實(shí)現(xiàn)無 損檢測(cè)，而且完全不受載物片和粘合劑的影響。
紅外顯微透射光譜成像方法和紅外顯微ATR光譜成像方法兩種模式各有其不同的 優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)所研究的樣品的結(jié)構(gòu)特征尺寸大小和光譜特征分辨率高低，以及研究的 具體要求，我們應(yīng)當(dāng)正確選擇合適的光譜成像方法。當(dāng)樣品的結(jié)構(gòu)特征尺寸比較大時(shí)， 選擇使用ATR光譜成像方法是比較合適的，因?yàn)樗粌H具有相當(dāng)?shù)撵`敏度，而且不受 粘合劑和片基吸收的干擾，只是空間分辨率要收到ATR探頭尺寸的影響；但當(dāng)樣品的 結(jié)構(gòu)特征尺寸比較小而樣品吸收很弱時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用透射光譜成像方法。
3、拉曼顯微光譜成像實(shí)驗(yàn)巖心樣品光片是在Renishaw公司生產(chǎn)的MKI2000型 顯微拉曼光譜儀上進(jìn)行顯微拉曼光譜成像測(cè)量的。使用氬離子激光器(514.5 nm)為 激發(fā)光源。實(shí)驗(yàn)中采用兩種工作方式
(1) 顯微共焦拉曼"串行-成像"光譜(Mapping):樣品處在共焦顯微鏡物鏡前焦 面上，被顯微物鏡聚焦的激光光斑(東腰)所照射，以背向散射收集拉曼光，利用1000 型光路(包括光柵光譜儀)分光進(jìn)行寬波段高光譜分辨率光譜掃描的同時(shí)，利用計(jì)算 機(jī)程序自動(dòng)控制微電機(jī)驅(qū)動(dòng)微動(dòng)載物平臺(tái)，進(jìn)行X-Y方向的逐點(diǎn)掃描，掃描的步長可 至0.1微米。為提高橫向空間分辨本領(lǐng)，盡量使落在樣品上的激光光斑小一些，故常 使用50 x, 100 x的顯微物鏡。這樣以來，對(duì)樣品表面的每個(gè)點(diǎn)都可得到一個(gè)相應(yīng)的拉 曼光譜，形成了一個(gè)所謂"光譜立方體"，X-Y平面兩維和拉曼頻移(光波長) 一維。 由光譜立方體數(shù)據(jù)可以重構(gòu)相應(yīng)任意拉曼頻移的一系列單色像。由于落在樣品表面的 經(jīng)過顯微物鏡聚焦的激光光斑(東腰)尺寸受到顯微物鏡數(shù)值孔徑的限制，不可能太 小， 一般接近l微米，顯著影響了空間分辨率。盡管X-Y平移臺(tái)的掃描步長精度可達(dá) 0. l微米，但對(duì)空間分辨率改善甚微。
(2) 顯微拉曼"并行-成像"光譜(Imaging):與第(1)種工作方式不同，雖然樣 品仍位于顯微鏡載物臺(tái)上，也以背向散射收集拉曼光，但是激光聚焦于樣品表面不再 呈一個(gè)很小的光斑，而是照明整個(gè)視場(chǎng)中的樣品，并且改用2000型光路(包括干涉濾 光片輪)分光。這時(shí)， 一個(gè)完整的二維像可同時(shí)產(chǎn)生，經(jīng)過干涉濾光片輪自動(dòng)掃描， 便可獲得一系列單色圖像，形成圖像立方體。由圖像立方體數(shù)據(jù)可以重構(gòu)相應(yīng)樣品表 面每個(gè)點(diǎn)的拉曼光譜。在某些實(shí)驗(yàn)時(shí)，若事先利用計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)干涉濾光片輪選擇 某一個(gè)波長(例如，已知樣品組分的某一特征拉曼波長)，則可立即得到某種成分(或 基團(tuán))在樣品中的空間分布。
直接成像光譜方法和間接成像光譜方法各有其不同的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)所研究的樣品的 結(jié)構(gòu)特征尺寸大小和光譜特征分辨率高低，以及研究的具體要求，應(yīng)當(dāng)正確選擇合適 的光譜成像方法。當(dāng)樣品的結(jié)構(gòu)特征尺寸比較大而特征光譜帶比較窄時(shí)，選擇使用"串 行-成像"光譜(Ma卯ing)方法是比較合適的；但當(dāng)樣品的結(jié)構(gòu)特征尺寸比較小而特征 光譜帶比較寬時(shí)，則應(yīng)當(dāng)使用"并行-成像"光譜(Imaging)方法。
單一傳感器影像數(shù)據(jù)通常不能提取足夠的信息來滿足某些應(yīng)用的需要。某一種光 譜方法的圖像僅能表達(dá)與其相關(guān)的目標(biāo)(樣品)特征。熒光光譜只含有與電子態(tài)躍遷 有關(guān)的特征；而紅外和拉曼光譜都含有與分子和晶格振動(dòng)態(tài)躍遷有關(guān)的特征，且因產(chǎn) 生紅外和拉曼光譜的機(jī)制不同，在反映分子和晶格的特征上也有所不同，形成互補(bǔ)關(guān) 系。另外， 一方面，即使是同一種光譜，而不同波長或波數(shù)的譜峰反映了不同化學(xué)組
分、結(jié)構(gòu)和基團(tuán)的化學(xué)和物理狀態(tài)；另一方面，不同光譜的譜峰之間卻有可能存在某 種關(guān)系。這是進(jìn)行綜合分析的原理基礎(chǔ)，也是本專利利用圖像光譜信息的數(shù)據(jù)融合技 術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的動(dòng)機(jī)。
在本專利中數(shù)據(jù)處理所使用的軟件是matlab的WaveLab工具箱和image工具箱。 其多種圖像光譜信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)的計(jì)算機(jī)程序流程如圖1所示。
在本發(fā)明中，具體實(shí)施例實(shí)驗(yàn)所用巖心樣品來自黃驊凹陷張東地區(qū)構(gòu)造。巖心鏡 下定名巖屑長石粉砂-細(xì)砂巖。巖心呈粉砂-細(xì)砂狀結(jié)構(gòu)，偶見中砂。巖石主要由石 英、長石、中酸性噴出巖巖塊、花崗巖巖塊、燧石巖巖塊、和泥晶灰?guī)r巖塊組成。重 結(jié)晶方解石、泥晶方解石沿孔隙分布。碎屑含量石英20%，斜長石25%,鉀長石25%， 巖塊30% (沉積巖4%,變質(zhì)巖1%，巖漿巖25%)。
首先，在顯微鏡下獲取巖心光片的全色光彩色圖像，并參考該圖像選定測(cè)量區(qū)域 (一般情況下，有機(jī)質(zhì)大多存在于暗色的區(qū)域中，但實(shí)際上可見光彩色圖像并非完全 反映有機(jī)質(zhì)分布)。用N(x,y)表示巖心不同位點(diǎn)，其中N是格點(diǎn)數(shù)碼，x,y分別表示位 點(diǎn)N的X, Y坐標(biāo)值(單位微米)。
然后，分別利用下述不同光譜成像系統(tǒng)獲取成像"光譜立方體"或光譜"圖像立 方體"
1、 利用熒光顯微光譜成像數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)得到含油巖心光片在400 - 600 rnn范圍的 熒光成像光譜立方體。從中提取520nm和540nm兩個(gè)熒光發(fā)射特征波長的單色像，并 利用差分法求得它們的差分圖像。
2、 利用顯微紅外透射光譜成像系統(tǒng)得到含油巖心光片在4000 ~ 2000cm—'范圍內(nèi)的 紅外透射成像光譜立方體。因玻璃片基在波數(shù)小于2000cm—'的長波區(qū)不透明，故透射光 譜范圍為4000 ~ 2000cm—'，選用光譜分辨率-4cm—],在不同位點(diǎn)的光譜曲線中，分別出 現(xiàn)了若干各自的特征吸收峰，反映了不同位點(diǎn)包含的化合物和基團(tuán)的種類及其多少有 所不同。2866cm—'和2928cm—'分別相應(yīng)于甲基(亞甲基)的對(duì)稱和不對(duì)稱伸縮振動(dòng)頻帶， 3618cm—'相應(yīng)于羥基的伸縮振動(dòng)吸收頻帶，2515cii^相應(yīng)于S-H， P-H類化學(xué)鍵的振動(dòng)頻 帶。從得到的紅外透射成像光譜立方體中提取2866cnf1、 2928cnf1、 3618cn^和2515cnf1 特征波長的單色圖像。
3、 利用顯微紅外ATR光譜成像系統(tǒng)得到含油巖心光片在4000 ~ 700cm—1范圍內(nèi)的紅 外ATR成像光譜立方體。因?yàn)樵贏TR光譜中的透入樣品深度， 一方面它僅涉及樣品表 面一薄層，與粘合劑和片基的吸收無關(guān)，故光譜掃描范圍很大700 ~ 4000cm—、另一 方面透入樣品深度相當(dāng)于透射光譜中的有效光程，而且它在這里是與光波長成正比的， 所以吸光度A值必須進(jìn)行波長修正。除了短波區(qū)出現(xiàn)的2866cm—'，3618cm—'等譜帶以外，
在長波區(qū)還出現(xiàn)了 1400cnT1,1038cm-1, 783cm—1等強(qiáng)吸收譜帶。1400cm—1寬譜帶對(duì)應(yīng)于甲 基(亞甲基)對(duì)稱和不對(duì)稱彎曲振動(dòng)；1038cm—'和783cm—1寬吸收譜帶對(duì)應(yīng)于石英石某 些E模和A2模，以及長石中四面體[Si0j和[A104]的伸縮振動(dòng)的組合譜帶。它們與紅 外透射光譜成像一樣，也反映了化合物和基團(tuán)的不同空間分布。從得到的紅外ATR成 像光譜立方體中提取2866cm—\ 1038cnf1、 1400cm—'和783cm—'特征波長的單色圖像。
4、 利用顯微共焦拉曼"串行-成像"光譜(Mapping)系統(tǒng)獲取拉曼成像光譜立方 體。光譜掃描包括了樣品主要拉曼光譜特征峰的光譜范圍300 1800cnf1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯 示出有機(jī)質(zhì)'類石墨，兩個(gè)特征峰1605. 9cm—'和1348. 8cnf1,前者相應(yīng)于層內(nèi)雙碳原 子伸縮振動(dòng)模，通稱為'石墨峰'，而后者是由于石墨結(jié)晶尺寸有限導(dǎo)致量子躍遷波矢 選擇定則放寬引起的來自布里淵區(qū)邊界K點(diǎn)附近聲子的散射，它是石墨無序程度的反 映，通稱為'缺陷峰'。此外，還出現(xiàn)了位于462. 69cm—'的弱散射峰，它屬于巖心基質(zhì) 中主要成分石英的具有拉曼活性的非極性光學(xué)模。從得到的拉曼成像光譜立方體中分 別提取1605. 9cm—1、 1348. 8cm—'和462. 69cm—1拉曼散射峰積分面積的圖像。
5、 利用顯微拉曼"并行-成像"光譜(Imaging)系統(tǒng)獲取拉曼光譜圖像立方體。 從得到的拉曼光譜圖像立方體中提取1605. 9cnf1、 1348. 8cm—'和462. 69cnf'拉曼散射峰 積分面積的圖像。
最后，在以上圖像光譜的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和綜合分析。 比較分別由紅外透射和ATR光譜得到的都是在同一頻率2866cm—1 (對(duì)應(yīng)甲基(亞甲 基)的對(duì)稱伸縮振動(dòng))進(jìn)行光譜圖像重構(gòu)的圖像，可以看出，除了空間分辨率不同以 外，兩者重構(gòu)的圖像特征是非常相似的。對(duì)紅外ATR光譜中的1038cm—'和783cnf'與拉 曼光譜中的463cm-'進(jìn)行光譜圖像重構(gòu)的圖像予以比較，它們的圖像特征也是非常相似 的，這是因?yàn)樗鼈兌挤从呈⑹拇嬖?。這就為上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性作了 相互認(rèn)證。
將紅外2866cm—1 (對(duì)應(yīng)甲基(亞甲基)的對(duì)稱伸縮振動(dòng))重構(gòu)圖像與拉曼1605. 9cm—1 和1348. 8cm—'重構(gòu)圖像比較，它們之間不存在相關(guān)的特征。因?yàn)樗鼈兎謩e反映垸烴與已 石墨化碳質(zhì)物的存在。
利用紅外2866cm—'的重構(gòu)圖像和拉曼1605. 9cm—'的重構(gòu)圖像，按照?qǐng)D1的流程進(jìn)行 數(shù)據(jù)融合處理。具體步驟是先將這些經(jīng)過重構(gòu)的圖像進(jìn)行DWT變換，消除圖像的噪 音，再將分解的各級(jí)子圖像分別進(jìn)行加權(quán)融合，其中選取參數(shù)值為 a-0.5,b—，P嚴(yán)0.43，P尸0. 66，按照公式(1)計(jì)算得到各級(jí)子圖像的融合結(jié)果，最后將 融合后的各級(jí)子圖像進(jìn)行DWT逆變換得到最終的融合結(jié)果圖像/ ,圖像/較好的反映了 實(shí)驗(yàn)所用巖心樣品的總碳的空間分布。
權(quán)利要求
1.一種巖心顯微多種光譜成像信息綜合處理方法，先在顯微鏡下獲取巖心光片的全色光彩色圖像，并參考該圖像選定測(cè)量區(qū)域，然后分別使用顯微熒光、紅外和拉曼三種光譜成像分析系統(tǒng)對(duì)錄井中巖心樣品進(jìn)行測(cè)量，獲取相應(yīng)的成像“光譜立方體”或光譜“圖像立方體”，其特征是對(duì)巖心樣品的顯微熒光、紅外和拉曼三種光譜成像信息利用融合技術(shù)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分析，數(shù)據(jù)融合采用像素級(jí)融合，其實(shí)現(xiàn)過程是直接在熒光、紅外和拉曼重構(gòu)圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的綜合分析，具體是首先將待融合的每個(gè)圖像Ai(i＝1，...，N)分別進(jìn)行離散小波變換，即DWT變換，分解成M級(jí)子圖像，消除圖像的噪音，再將分解的各級(jí)子圖像Aij(j＝1，...，M)分別進(jìn)行加權(quán)融合，即將待融合的子影像Aij賦予一定的權(quán)值Pij，然后分別按級(jí)j對(duì)i求和，將它們疊加起來，得到融合后的第j級(jí)多光譜子影像，其計(jì)算公式為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>j</mi></msub><mo>=</mo><msub> <mi>a</mi> <mi>j</mi></msub><mo>·</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>N</mi></munderover><msub> <mi>P</mi> <mi>ij</mi></msub><msub> <mi>A</mi> <mi>ij</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>b</mi> <mi>j</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2008101181690002C1.tif" wi="49" he="10" top= "113" left = "31" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>式中，Ij為第j級(jí)融合子影像，aj、bj為常數(shù)，Pij為第i個(gè)待融合圖像Ai的第j級(jí)子圖像Aij的權(quán)值，N為待融合圖像的總數(shù)量。最后，再進(jìn)行DWT逆變換，得到最終融合后的圖像 id="icf0002" file="A2008101181690002C2.tif" wi="4" he="4" top= "136" left = "112" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖心顯微多種光譜成像信息綜合處理方法，其特征是利用紅 外2866cm—'的重構(gòu)圖像和拉曼1605. 9cnf1的重構(gòu)圖像，選取參數(shù)a=0. 5， b=0, P產(chǎn)O. 43, P2=0. 66，按照權(quán)利要求1所述的計(jì)算公式進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種巖心顯微多種光譜成像信息綜合處理方法，用于石油地質(zhì)錄井對(duì)含油巖心的顯微熒光、紅外和拉曼多種光譜成像資料的綜合分析與處理。首先在熒光顯微鏡下獲取巖心光片的全色光彩色圖像，然后分別使用顯微熒光、紅外和拉曼三種光譜成像分析系統(tǒng)對(duì)錄井中巖心樣品進(jìn)行測(cè)量，獲取相應(yīng)的成像“光譜立方體”或光譜“圖像立方體”，再對(duì)三種光譜成像信息采用像素級(jí)融合技術(shù)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和綜合分析，通過DWT變換，圖像除噪，各級(jí)子圖像分別進(jìn)行加權(quán)融合，最后再通過DWT逆變換，得到融合后的多光譜影像。實(shí)驗(yàn)證明，多種顯微光譜成像的圖像光譜信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)方法比各自獨(dú)立的光譜成像方法對(duì)礦物學(xué)、巖石學(xué)和巖心的地球化學(xué)研究具有更高的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01N21/64GK101339131SQ200810118169
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者靜 李, 黃喬松 申請(qǐng)人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油大學(xué)(華東)