體系的退火過程來求優(yōu)化問題的最優(yōu) 解的過程。所述顆粒生長算法借鑒自多晶材料的晶粒生長過程。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，人 們逐漸認(rèn)識到多晶材料的物理、化學(xué)性能不僅依賴于材料的成分，而且在很大程度上也依 賴于晶粒生長過程中的晶粒尺寸和晶粒組織結(jié)構(gòu)。晶粒生長過程主要模擬多晶材料的晶粒 演化過程。對晶粒長大現(xiàn)象的研究可分為兩大類：1.晶粒長大動力學(xué)的研究，即研究晶粒 尺寸的變化；2,晶粒長大過程中晶粒組織形態(tài)的研究，如晶界形狀、晶界夾角等。
[0022] 本發(fā)明基于巖心二維顆粒圖像重建與其對應(yīng)的三維顆粒結(jié)構(gòu)的方法的基本原理 如下：
[0023] 本發(fā)明的方法所述基于巖心二維顆粒圖像的三維顆粒結(jié)構(gòu)建模方法，關(guān)鍵在于依 據(jù)給定的巖心二維顆粒圖像中礦物顆粒的結(jié)構(gòu)進行預(yù)測，通過模擬退火算法重建與巖心二 維顆粒圖像中每個礦物顆粒相對應(yīng)的三維顆粒結(jié)構(gòu)，然后將預(yù)測的礦物顆粒的三維顆粒結(jié) 構(gòu)放入重建的三維空間中，并在余下的未被顆粒占據(jù)的三維空間中，進行顆粒生長重建。即 以巖心二維顆粒圖像為參考圖像，預(yù)測巖心二維礦物顆粒的三維顆粒結(jié)構(gòu)及其空間分布。 所述預(yù)測包含兩個階段，第一階段：通過模擬退火算法預(yù)測每一巖心顆粒的三維顆粒結(jié)構(gòu)， 并將預(yù)測的三維顆粒結(jié)構(gòu)置于重建的三維空間中，隨著放置的巖心顆粒越來越多，三維空 間中可放置巖心顆粒的空間越來越小，直到三維空間中再也不能夠放下預(yù)測的三維顆粒結(jié) 構(gòu)時，重建的第一階段結(jié)束；第二階段：在模擬退火算法預(yù)測每一巖心顆粒三維顆粒結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)上應(yīng)用顆粒生長算法，在余下的未被顆粒占據(jù)的三維空間中，隨機選取一個沒有被礦 物顆粒占據(jù)的空間點作為礦物顆粒生長核，然后以該礦物顆粒生長核為中心向其18鄰域 生長，礦物顆粒生長核生長后的結(jié)構(gòu)作為新的礦物顆粒生長核，重復(fù)上述過程，直到重建三 維顆粒結(jié)構(gòu)的直方圖與二維顆粒圖像相匹配或重建三維顆粒結(jié)構(gòu)占整個三維空間的百分 比與二維顆粒圖像相同時，重建達(dá)到終止條件。所述以生長核為中心向其18鄰域生長，它 的最近鄰域為6鄰域和12次近鄰，其生長概率的比值為4:1，生長核生長后的結(jié)構(gòu)作為新的 生長核，重復(fù)上述過程，直到顆粒生長的體積與預(yù)測的顆粒結(jié)構(gòu)的體積相同為止。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點及有益的技術(shù)效果：
[0025] 本發(fā)明提出的基于巖心二維顆粒圖像的三維顆粒結(jié)構(gòu)重建方法，該方法采用基于 模擬退火算法與顆粒生長算法相結(jié)合的巖心二維礦物顆粒結(jié)構(gòu)的預(yù)測方法。在缺少巖心三 維顆粒結(jié)構(gòu)研究的情況下，基于巖心二維顆粒圖像的三維顆粒結(jié)構(gòu)重建，重建的三維顆粒 微觀結(jié)構(gòu)為真實巖心微觀結(jié)構(gòu)提供了一個很好的解釋。本發(fā)明以巖心二維顆粒圖像為基 礎(chǔ)，獲取其顆粒結(jié)構(gòu)的二維分布，并以獲取的顆粒結(jié)構(gòu)二維分布為基礎(chǔ)，重建與二維顆粒結(jié) 構(gòu)分布相一致的三維顆粒結(jié)構(gòu)。通過比較重建的三維顆粒結(jié)構(gòu)不同切面與二維參考圖像中 顆粒的粒徑分布、形狀因子、巖心定名等特性參數(shù)，表明本發(fā)明所提出的基于模擬退火算法 與顆粒生長算法相結(jié)合的巖心顆粒微觀結(jié)構(gòu)重建算法能夠很好的捕獲巖心顆粒的結(jié)構(gòu)特 征。通過實施例，巖心微觀結(jié)構(gòu)中礦物顆粒的三維分布不僅展現(xiàn)了礦物顆粒的空間分布，而 且能在三維顆粒結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上量化不同礦物成分對其結(jié)構(gòu)性能的影響；其重建的三維顆粒微 觀結(jié)構(gòu)為真實巖心微觀結(jié)構(gòu)提供了一個很好的解釋；可以應(yīng)用于巖心微觀結(jié)構(gòu)電學(xué)特性及 滲流特性的研究，為該研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)，具有巖心研究的實用價值。
【附圖說明】
[0026] 圖1-1是本發(fā)明實施例中給定的原始巖心二維礦物顆粒圖像；
[0027] 圖1-2是本發(fā)明實施例中從圖1-1中提取的二維礦物顆粒圖；
[0028] 圖1-3是本發(fā)明實施例中原始巖心二維顆粒圖像的孔隙分布圖；
[0029] 圖1-4本發(fā)明實施例中統(tǒng)計的二維礦物顆粒面積分布直方圖；
[0030] 圖2-1是本發(fā)明實施例中提取的巖心二維礦物顆粒參考圖；用于說明模擬退火算 法與其對應(yīng)的三維顆粒的重建過程；
[0031] 圖2-2是本發(fā)明實施例中依據(jù)礦物顆粒隨機產(chǎn)生的三維顆粒結(jié)構(gòu)的二維切面圖；
[0032] 圖2-3是本發(fā)明實施例中模擬退火算法重建三維顆粒結(jié)構(gòu)的二維切面圖；
[0033] 圖2-4是本發(fā)明實施例中通過模擬退火算法重建三維顆粒結(jié)構(gòu)進行去噪和復(fù)原 的二維切面結(jié)構(gòu)；
[0034] 圖3-1是本發(fā)明實施例中提取的巖心二維礦物顆粒參考圖，用于說明顆粒生長算 法與其對應(yīng)的三維顆粒的重建過程；
[0035] 圖3-2是本發(fā)明實施例中隨機選取一個沒有被礦物顆粒占據(jù)的空間點作為礦物 顆粒生長核；
[0036] 圖3-3是本發(fā)明實施例中顆粒生長核在二維切面中的八個生長方向；
[0037] 圖3-4是本發(fā)明實施例中通過顆粒生長算法生成的顆粒某一切面的最終結(jié)果圖；
[0038] 圖4為圖1-1原始巖心礦物顆粒經(jīng)過模擬退火算法和顆粒生長算法后重建的三維 顆粒結(jié)果圖；
[0039] 圖5-1、圖5-2、圖5-3分別為從重建三維顆粒結(jié)構(gòu)圖4中選取的三張切面圖，通過 比較這三張切面圖像與原始巖心二維顆粒圖像的粒徑分布特性來說明本發(fā)明所提出的方 法的有效性；
[0040] 圖6-1為圖5-1中孔隙的分布圖；圖6-2為圖5-2中孔隙的分布圖；圖6-3為圖 5-3中孔隙的分布圖，通過比較這三維孔隙分布圖與原始巖心二維顆粒圖像中孔隙結(jié)構(gòu)的 孔隙度來說明所提出的算法的有效性。
【具體實施方式】
[0041] 下面用具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明，但所述實施例只是對 本發(fā)明的實現(xiàn)方法作一個具體的詳細(xì)說明，而不應(yīng)理解為是對本發(fā)明保護內(nèi)容的任何限 制。
[0042] 實施例：
[0043] 為了使本發(fā)明所述基于巖心二維顆粒圖像重建與其對應(yīng)的三維顆粒結(jié)構(gòu)的方法 更加便于理解和接近于真實應(yīng)用，下面對提取原始巖心二維顆粒圖像中礦物顆粒的個數(shù)， 通過統(tǒng)計二維礦物顆粒的面積，并按統(tǒng)計面積的大小給出面積分布直方圖，再通過模擬退 火算法和顆粒生長算法兩個階段的預(yù)測獲得三維顆粒結(jié)構(gòu)，將三維顆粒結(jié)構(gòu)放入重建的三 維空間，最終完成重建二維礦物顆粒對應(yīng)的三維顆粒結(jié)構(gòu)，以及對重建的三維顆粒結(jié)構(gòu)進 行分析的一系列過程的操作流程作整體說明。其中包括本發(fā)明的模擬退火算法所重建的核 心顆粒預(yù)測方法。
[0044] 其具體操作步驟如下：
[0045] (1)對給定的原始巖心二維礦物顆粒圖像如圖1-1所示，其圖像大小為200X200 個像素，點長度為6. 7 μπι，提取其中的二維礦物顆粒如圖1-2所示，其中黑色表示孔隙，其 余不同的顏色代表不同的巖心礦物顆粒，對不同礦物顆粒賦予不同的灰度級，將處于不同 灰度級的不同礦物顆粒進行標(biāo)號；具體標(biāo)號過程為：遍歷圖像的所有像素，讀取其像素值 及該像素的左鄰域像素與上鄰域像素的像素值，如果該像素左鄰域和上鄰域像素值都與該 像素值不同，判斷該像素屬于一個新的顆粒，因此給該像素一個新的標(biāo)號。如果該像素左鄰 域和上鄰域像素值其一與該像素值相同，則判斷該像素和這一相同鄰域?qū)儆谕粋€顆粒， 此時將這一鄰域像素值的標(biāo)號賦予該像素。如果該像素左鄰域和上鄰域像素值都與該像素 值相同，則判斷該像素和這兩鄰域?qū)儆谕粋€顆粒，此時將左鄰域的標(biāo)號賦予該像素和上 鄰域的像素。此時1-2圖中顆粒的體積分?jǐn)?shù)為(J) 1=O. 937,孔隙的體積分?jǐn)?shù)為Φ 2= 0. 063， 巖心二維顆粒圖像中礦物顆粒之間形成的孔隙分布顯示在圖1-3中所示。
[0046] (2)統(tǒng)計步驟（1)提取的巖心二維顆粒圖像中每個礦物顆粒的面積大小；具體計 算方法及計算過程為：采用遍歷整幅巖心二維顆粒圖像，在計算機內(nèi)存空間中記錄統(tǒng)計每 一個標(biāo)號下的二維礦物顆粒的像素值的個數(shù)，而每個標(biāo)號下二維礦物顆粒的像