本發(fā)明涉及勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種連通的孔喉的識(shí)別方法。

背景技術(shù)：

巖心的三維數(shù)字圖像由電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography，簡(jiǎn)稱CT)，或掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)手段得到。圖像中通常包含了巖心內(nèi)部連通和非連通的全部孔喉空間。在進(jìn)行流動(dòng)模擬時(shí)，采用的數(shù)字巖心中應(yīng)僅包含參與流動(dòng)的孔喉空間，即與流動(dòng)通道入口和出口均相連的連續(xù)孔喉空間。對(duì)于孤立的孔喉空間(死孔隙)，應(yīng)在流動(dòng)模擬之前進(jìn)行刪除，以減少流動(dòng)計(jì)算的工作量。

假設(shè)數(shù)字巖心中0代表骨架，1代表孔喉。目前常用有兩種方法來(lái)判斷孔喉的連通性。

第一種算法稱為“洪水算法”，具體是：①?gòu)膸r心中選取值為1的像素點(diǎn)a作為種子，將種子值設(shè)為2；②判斷與a相鄰的26個(gè)像素是否為1。如果為1，則認(rèn)為該像素b代表的孔喉與種子相連；③將b作為新的種子(值設(shè)置為2)；④重復(fù)②～③直到周圍再也找不到值為1的點(diǎn)。此時(shí)，僅且全部與種子a連通的點(diǎn)被標(biāo)記為2。這種方法查找連通孔喉空間有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：一是運(yùn)算效率低，每次都要搜索種子周圍的26個(gè)像素，運(yùn)算量大；二是需要的堆?？臻g大，由于是遞歸算法，壓入堆棧的種子數(shù)量很大。

第二種算法稱為“掃描線算法”，具體是：①?gòu)膸r心中選取值為1的像素作為種子a，種子值標(biāo)記為2；②以a為中心沿x軸向兩端查找邊界，得到一條通過(guò)a的掃描線La，將掃描線上的點(diǎn)的值標(biāo)記為2。③在y方向上與La相鄰的像素中找到值為1的點(diǎn)，作為新的種子b，重復(fù)②得到新的掃描線Lb。④重復(fù)3得到新的種子c，d…和相應(yīng)的掃描線Lc，Ld…；⑤以b，c，d…作為新的種子重復(fù)①～④，直到在第③步中找不到任何一個(gè)與掃描線相鄰的值為1的點(diǎn)。此時(shí)，僅且全部與種子a連通的點(diǎn)被標(biāo)記為2。這種方法所用到的堆棧要小于洪水算法，但是由于要查找掃描線周圍的點(diǎn)，運(yùn)算效率仍然不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種連通的孔喉的識(shí)別方法，以解決識(shí)別連通的孔喉時(shí)，運(yùn)算效率低，運(yùn)算量大的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供了一種連通的孔喉的識(shí)別方法，該方法包括：

構(gòu)建數(shù)字巖心模型，建立對(duì)應(yīng)于該數(shù)字巖心模型的三維坐標(biāo)系；

確定該三維坐標(biāo)系中的基準(zhǔn)平面；

建立垂直于該基準(zhǔn)平面的掃描線，每一掃描線覆蓋一孔喉，掃描線的起點(diǎn)設(shè)置為該孔喉開(kāi)始的像素點(diǎn)，終點(diǎn)設(shè)置為該孔喉結(jié)束的像素點(diǎn)；

根據(jù)各掃描線的分布情況，識(shí)別連通的孔喉。

其中，該方法還包括：

檢測(cè)連通的孔喉是否與數(shù)字巖心流動(dòng)的入口和出口相連。

其中，根據(jù)各掃描線的分布情況，識(shí)別連通的孔喉包括：

獲取在基準(zhǔn)平面上的投影相鄰的掃描線；

判斷兩投影相鄰的掃描線是否部分重疊；

若兩投影相鄰的掃描線部分重疊，則該兩掃描線覆蓋的孔喉連通。

其中，獲取在基準(zhǔn)平面上的投影相鄰的掃描線包括：

獲取在基準(zhǔn)平面上，投影分別對(duì)應(yīng)相鄰的像素點(diǎn)的掃描線。

其中，判斷兩投影相鄰的掃描線是否部分重疊包括：

獲取兩投影相鄰的掃描線的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)；

若兩掃描線中任一的終點(diǎn)坐標(biāo)大于或等于另一的起點(diǎn)坐標(biāo)，則該兩掃描線部分重疊。

其中，建立垂直于該基準(zhǔn)平面的掃描線，每一掃描線覆蓋一孔喉，掃描線的起點(diǎn)設(shè)置為該孔喉開(kāi)始的像素點(diǎn)，終點(diǎn)設(shè)置為該孔喉結(jié)束的像素點(diǎn)包括：

沿垂直于基準(zhǔn)平面的方向，逐個(gè)掃描數(shù)字巖心模型中的各像素點(diǎn)，若所掃描到的像素點(diǎn)的灰度值與其前一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值不同，將該像素點(diǎn)設(shè)置為掃描線的起點(diǎn)；

起點(diǎn)設(shè)置之后，繼續(xù)逐個(gè)掃描數(shù)字巖心模型中的各像素點(diǎn)，若所掃描到的像素點(diǎn)的灰度值與其后一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值不同，將該像素點(diǎn)設(shè)置為該掃描線的終點(diǎn)。

其中，確定該三維坐標(biāo)系中的基準(zhǔn)平面包括：

確定該三維坐標(biāo)系中的任意兩坐標(biāo)軸所在的平面為基準(zhǔn)平面。

其中，檢測(cè)連通的孔喉是否與數(shù)字巖心流動(dòng)的入口和出口相連包括：

判斷連通的孔喉對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)中，是否有像素點(diǎn)位于數(shù)字巖心的不同表面上。

本發(fā)明帶來(lái)了以下有益效果：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種連通的孔喉的識(shí)別方法，該方法首先建立對(duì)應(yīng)各孔喉的掃描線，之后根據(jù)各掃描線的分布情況來(lái)識(shí)別連通的孔喉。其主要思想是：化點(diǎn)為線，化線為面。從而可減少對(duì)像素點(diǎn)的運(yùn)算，減少識(shí)別過(guò)程的運(yùn)算量，提高了識(shí)別過(guò)程的效率。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單的介紹：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所提供的連通的孔喉的識(shí)別方法的流程示意圖；

圖2至圖5是本發(fā)明實(shí)施例所提供的數(shù)字巖心模型的處理效果圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。需要說(shuō)明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種連通的孔喉的識(shí)別方法，如圖1所示，該方法包括：

步驟S101、構(gòu)建數(shù)字巖心模型，建立對(duì)應(yīng)于該數(shù)字巖心模型的三維坐標(biāo)系。

為了建立實(shí)際的數(shù)字巖心模型，需要對(duì)天然巖心樣本進(jìn)行X射線掃描，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維重構(gòu)，生成數(shù)字巖心模擬區(qū)域。數(shù)字巖心模擬區(qū)域中包括第一區(qū)域1和第二區(qū)域2，第一區(qū)域1為巖石骨架，第二區(qū)域2為孔喉。其中，每一第一區(qū)域1和每一第二區(qū)域2均為一個(gè)像素點(diǎn)大小。利用X射線計(jì)算機(jī)層析(CT) 掃描儀，對(duì)天然巖心進(jìn)行掃描，并進(jìn)行三維重構(gòu)，可獲得實(shí)際的數(shù)字巖心模型。

同時(shí)，由于數(shù)字巖心模型通常為長(zhǎng)方體(甚至是正方體)結(jié)構(gòu)，為了方便對(duì)數(shù)字巖心模型進(jìn)行準(zhǔn)確描述，可建立對(duì)于該數(shù)字巖心模型的三維坐標(biāo)系。例如圖3所示，基于圖2所示的該數(shù)字巖心模型的一橫截面，將其作為z＝0時(shí)的xy軸所在的平面來(lái)建立三維坐標(biāo)系，顯然，根據(jù)右手定則可知，此時(shí)的z軸是垂直于紙面向里，因此圖3中沒(méi)有顯示。圖2中的每一小格是一個(gè)像素點(diǎn)，建立坐標(biāo)系后，每一像素點(diǎn)具有一確定的坐標(biāo)。

另外，為了更方便地分辨孔喉和巖石骨架，可采用閾值分割法對(duì)所構(gòu)建的數(shù)字巖心模型進(jìn)行二值化處理。圖像二值化就是將圖像上的像素點(diǎn)的灰度值設(shè)置為255或0，也就是令整個(gè)圖像呈現(xiàn)出明顯的黑白效果。具體的，可通過(guò)選取適當(dāng)?shù)幕叶乳撝?，令灰度圖像中大于或等于該灰度閾值的點(diǎn)的灰度值為255，反之，小于該灰度閾值的點(diǎn)的灰度值為0，從而將每個(gè)灰度圖像處理成為能夠反映圖像整體和局部特征的二值化圖像。

因此，如圖2所示，可通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)幕叶乳撝担畋硎編r石骨架的第一區(qū)域1的灰度值為0，顯示出來(lái)為黑色區(qū)域；相反，令表示孔喉的第二區(qū)域2的灰度值為255，顯示出來(lái)為白色區(qū)域。

顯然，第一區(qū)域1為白色區(qū)域、第二區(qū)域2為黑色區(qū)域的表現(xiàn)方式，同樣適用于本發(fā)明實(shí)施例，在此不再贅述。

步驟S102、確定該三維坐標(biāo)系中的基準(zhǔn)平面。

對(duì)于圖3中所建立的坐標(biāo)系，可將任意兩坐標(biāo)軸所在的平面設(shè)定為基準(zhǔn)平面，例如，將圖3中的zy軸所在的平面作為基準(zhǔn)平面，對(duì)該數(shù)字巖心模型進(jìn)行處理。

顯然，除了zy軸所在的平面外，xy軸或xz軸所在的平面也可以做為基準(zhǔn)平面，基準(zhǔn)平面應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限定。

步驟S103、建立垂直于該基準(zhǔn)平面的掃描線，每一掃描線覆蓋一孔喉，掃描線的起點(diǎn)設(shè)置為該孔喉開(kāi)始的像素點(diǎn)，終點(diǎn)設(shè)置為該孔喉結(jié)束的像素點(diǎn)。

如圖4所示，由于設(shè)定zy軸所在的平面為基準(zhǔn)平面，則可從基準(zhǔn)平面出發(fā)，沿著與x軸平行的方向掃描該數(shù)字巖心模型，根據(jù)孔喉的分布情況，建立多條垂直于基準(zhǔn)平面的掃描線，之后可根據(jù)各掃描線來(lái)識(shí)別孔喉。

由于該數(shù)字巖心模型預(yù)先進(jìn)行了二值化處理，因此僅需要掃描每一像素點(diǎn)的灰度值，即可確定該像素點(diǎn)是代表巖石骨架的第一區(qū)域1還是代表孔喉的第二區(qū) 域2。

但是，對(duì)于每一孔喉來(lái)說(shuō)，要想識(shí)別各孔喉是否連通，需要確定各孔喉的起點(diǎn)和終點(diǎn)。具體的，在本發(fā)明實(shí)施例中，可沿垂直于基準(zhǔn)平面的方向，逐個(gè)掃描數(shù)字巖心模型中的各像素點(diǎn)，若所掃描到的像素點(diǎn)的灰度值與其前一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值不同，將該像素點(diǎn)設(shè)置為掃描線的起點(diǎn)；起點(diǎn)設(shè)置之后，繼續(xù)逐個(gè)掃描數(shù)字巖心模型中的各像素點(diǎn)，若所掃描到的像素點(diǎn)的灰度值與其后一個(gè)像素點(diǎn)的灰度值不同，將該像素點(diǎn)設(shè)置為該掃描線的終點(diǎn)。

具體的，如圖4所示，對(duì)于y＝1的這一行像素點(diǎn)而言，逐個(gè)掃描這一行像素點(diǎn)，對(duì)于坐標(biāo)為(5,1,0)的像素點(diǎn)而言，其灰度值為255，其表示孔喉。另外，該像素點(diǎn)的前一個(gè)像素點(diǎn)(4,1,0)的灰度值為0，則說(shuō)明坐標(biāo)為(5,1,0)的像素點(diǎn)為孔喉的起點(diǎn)，同時(shí)也是U1掃描線的起點(diǎn)。確定該孔喉的起點(diǎn)后，可繼續(xù)沿著y＝1、平行于x軸的方向掃描這一行像素點(diǎn)。掃描到坐標(biāo)為像素點(diǎn)(9,1,0)時(shí)，該像素點(diǎn)的灰度值為255，但其下一個(gè)像素點(diǎn)(10,1,0)的灰度值為0，則可確定像素點(diǎn)(9,1,0)為該孔喉的終點(diǎn)，則確定U1掃描線的終點(diǎn)。如圖4所示，可得掃描線U₁＝[5,9,1,0]。

對(duì)于每一行像素點(diǎn)而言，可利用同樣的方法來(lái)逐行進(jìn)行掃描確定各掃描線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，由此，可得到一系列互相平行的掃描線U_i＝[x₁,x₂,y,z]。其中，i為整數(shù)，x₁表示掃描線的起點(diǎn)的x坐標(biāo)，相應(yīng)的x₂表示掃描線的終點(diǎn)的x坐標(biāo)，y和z分別表示掃描線的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)。對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例圖4所顯示的數(shù)字巖心模型的截面而言，其中可建立U₁至U₂₀的二十條相互平行的掃描線，則可確定每一掃描線對(duì)應(yīng)的孔喉，如此劃分可知圖4所示的截面中有20個(gè)孔喉。

類似的，對(duì)該數(shù)字巖心模型中的其他平行于圖4所示的截面的截面，以同樣的方法建立掃描線，得到關(guān)于該數(shù)字巖心模型的一組掃描線。

步驟S104、根據(jù)各掃描線的分布情況，識(shí)別連通的孔喉。

確定了數(shù)字巖心模型中的掃描線后，即可確定數(shù)字巖心模型中所存在的孔喉，接下來(lái)，可根據(jù)各掃描線的分布情況，來(lái)確定哪些孔喉是連通的。

具體的，可首先確定哪些孔喉是相鄰的，之后才確定相鄰的孔喉是否是連通的。因此，可通過(guò)獲取在基準(zhǔn)平面上的投影相鄰的掃描線，來(lái)確定相鄰的孔喉；即獲取在基準(zhǔn)平面上，投影分別對(duì)應(yīng)相鄰的像素點(diǎn)的掃描線，例如圖4中的U₁與位于相鄰行的U₂和U₃，這三條掃描線在zy軸所在平面中的投影均為點(diǎn)，分別 落在沿y軸方向排布相鄰的兩個(gè)像素點(diǎn)內(nèi)，其中U₂和U₃的投影重合。因此，可知U₁、U₂和U₃各自對(duì)應(yīng)的孔喉是相鄰的。

類似的，可采用相同的方法確定其他相鄰的孔喉。

確定了相鄰的孔喉之后，確定相鄰的孔喉是否連通。具體的，可通過(guò)判斷所確定的投影相鄰的掃描線是否部分重疊來(lái)確定。若兩投影相鄰的掃描線部分重疊，則可知該兩掃描線覆蓋的孔喉必定是連通的。

其中，可通過(guò)各掃描線的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)確定各掃描線之間是否部分重疊。具體的，獲取兩投影相鄰的掃描線的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)，之后，確定兩掃描線的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系。即若兩掃描線中任一的終點(diǎn)坐標(biāo)大于或等于另一的起點(diǎn)坐標(biāo)，則該兩掃描線部分重疊。

例如，對(duì)于掃描線U₁和U₂而言，U₁的坐標(biāo)范圍為[5,9,1,0]，U₂的坐標(biāo)范圍[5,6,2,0]。顯然，U₁的起點(diǎn)坐標(biāo)為5，U₂的起點(diǎn)坐標(biāo)也為5；U₁的終點(diǎn)坐標(biāo)為9，U₂的終點(diǎn)坐標(biāo)也為6。其中，U₁的起點(diǎn)坐標(biāo)5小于U₂的終點(diǎn)坐標(biāo)6，U₂的起點(diǎn)坐標(biāo)5小于U₁的終點(diǎn)坐標(biāo)，因此，掃描線U₁和U₂各自對(duì)應(yīng)的孔喉是連通的。又例如，對(duì)于掃描線U₈和U₁₀而言，U₈的坐標(biāo)范圍為[3,3,4,0]，U₁₀的坐標(biāo)范圍[4,4,5,0]。顯然，U₈的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)均為3，U₁₀的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)均為4。其中，U₈的起點(diǎn)坐標(biāo)3小于U₂的終點(diǎn)坐標(biāo)4，U₂的起點(diǎn)坐標(biāo)4大于U₁₀的終點(diǎn)坐標(biāo)3，因此，掃描線U₁和U₂各自對(duì)應(yīng)的孔喉是不連通的。

經(jīng)過(guò)上述處理過(guò)程，可得到圖1所示的數(shù)字巖心模型的截面上有Z₁至Z₆共計(jì)六個(gè)連通的孔喉。

對(duì)于數(shù)字巖心模型中的各截面，均采用上述的幾個(gè)步驟，即可各自確定出各截面上的連通的孔喉。之后再根據(jù)各截面中連通的孔喉的重合關(guān)系，確定出三維的數(shù)字巖心模型中各連通的孔喉。

進(jìn)一步的，確定了該數(shù)字巖心模型中連通的孔喉后，需要進(jìn)行流動(dòng)模擬確定是否存在參與巖心流動(dòng)的孔喉。即檢測(cè)連通的孔喉是否與巖心流動(dòng)的入口和出口相連。在得到連通的孔喉的基礎(chǔ)上，有兩種方法可以判斷該連通區(qū)域是否與巖心流動(dòng)的入口和出口相連。一是將種子布置在巖心的入口端，并判斷該連通區(qū)域內(nèi)是否有種子位于巖心出口端；二是直接求取該連通的孔喉內(nèi)所有點(diǎn)中是否同時(shí)包含位于入口和出口的點(diǎn)，即確定連通的孔喉中是否有不同的像素點(diǎn)分別位于該數(shù)字巖心模型的不同表面上，若存在這樣的像素點(diǎn)，則說(shuō)明該連通的孔喉參與巖心 流動(dòng)，例如圖5中的Z₁，其為參與巖心流動(dòng)的孔喉。

綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種連通的孔喉的識(shí)別方法，該方法首先建立對(duì)應(yīng)各孔喉的掃描線，之后根據(jù)各掃描線的分布情況來(lái)識(shí)別連通的孔喉。其主要思想是：化點(diǎn)為線，化線為面。從而可減少對(duì)像素點(diǎn)的運(yùn)算，減少識(shí)別過(guò)程的運(yùn)算量，提高了識(shí)別過(guò)程的效率。

雖然本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。