基于線陣CCD的巖屑識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、在石油勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用PDC(Polycrystalline Diamond Compact)鉆頭會(huì)造成巖石破碎程度較大,產(chǎn)生的巖屑顆粒細(xì)小,人工難以準(zhǔn)確判斷出巖屑的真實(shí)巖性,嚴(yán)重影響了錄井巖屑的定名和描述,致使部分探井剖面符合率大幅下降。因此,迫切需要研制出一套可用于現(xiàn)場(chǎng)錄井工作的PDC巖屑巖性識(shí)別系統(tǒng)。盡管目前國(guó)內(nèi)已有公司開(kāi)發(fā)出巖屑錄井儀器,但巖屑識(shí)別的準(zhǔn)確度和適用性仍有待提高。近年來(lái),數(shù)字圖像采集與處理技術(shù)以其較高的靈活性、較

2、廣的適應(yīng)面以及可靠的處理精度,在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,但是石油勘探領(lǐng)域的應(yīng)用卻少見(jiàn)報(bào)道。因此,針對(duì)當(dāng)前巖屑錄井現(xiàn)場(chǎng)巖屑顆粒小、難以識(shí)別的特點(diǎn),本論文采用數(shù)字圖像處理技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于線陣CCD的高分辨率巖屑識(shí)別系統(tǒng),并通過(guò)大量的測(cè)試實(shí)驗(yàn)完善了系統(tǒng)功能,達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的穩(wěn)定性與適應(yīng)性要求。
　　 論文在整體上分為硬件和軟件兩大部分,其中,硬件部分通過(guò)器件的合理選型和架構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),成功實(shí)現(xiàn)了巖屑數(shù)字圖像的清晰拍攝。首先,C

3、CD選用了單線像素為4080的BASLER L304KC線陣CCD,配合PIXCI(R)L1圖像數(shù)據(jù)采集卡使得圖像能夠傳輸?shù)絇C機(jī)上,配合最大倍數(shù)為1:1的微距鏡頭使得圖像的紋理細(xì)節(jié)信息能更清晰地顯示出來(lái),配合絲杠帶動(dòng)的傳送板勻速運(yùn)動(dòng)使得圖像尺寸不會(huì)失真;然后通過(guò)調(diào)用隨機(jī)附帶的庫(kù)函數(shù)包對(duì)主要器件線陣CCD的控制程序編寫(xiě),以及通過(guò)對(duì)機(jī)械裝置中傳送板的設(shè)計(jì)與控制程序編寫(xiě),使得上位機(jī)軟件可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)它們進(jìn)行命令操作,達(dá)到使二者準(zhǔn)確配合的目

4、的;最后通過(guò)對(duì)硬件各器件的參數(shù)調(diào)節(jié)與測(cè)試,包括微距鏡頭的光圈、放大倍數(shù)以及景深,線陣CCD的曝光時(shí)間,傳送板的速率等,得出了最佳的參數(shù)配置,最終得到了要拍攝巖屑的清晰圖像,并使之準(zhǔn)確的顯示于PC機(jī)上。
　　 論文的第二部分工作是基于線陣CCD拍攝圖像的識(shí)別系統(tǒng)軟件升級(jí)及測(cè)試,內(nèi)容包括數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì),軟件識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)及改進(jìn),巖屑識(shí)別方案的確定,以及系統(tǒng)穩(wěn)定性與現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性測(cè)試。首先搭建了基于oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),通過(guò)

5、對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)劃與設(shè)定,將巖屑樣本的數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果都能保存在本地硬盤上;然后對(duì)軟件界面進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn),同時(shí)加入了滾動(dòng)條進(jìn)程與圖片的窗口查看功能,使得控制整個(gè)圖像處理與操作過(guò)程更加簡(jiǎn)捷明了;通過(guò)巖屑識(shí)別方案的確定實(shí)驗(yàn),得到了巖屑識(shí)別系統(tǒng)的最佳參數(shù)設(shè)置,將特征提取方式確定為Gabor變換,將分類器確定為SVM支持向量機(jī)并確定了其參數(shù)大小。最后通過(guò)對(duì)12組單一巖性的巖屑樣本進(jìn)行逐一測(cè)試,得出系統(tǒng)對(duì)其中10種的巖屑樣本都能達(dá)到95％的識(shí)別準(zhǔn)確率,

6、又通過(guò)對(duì)6組混合巖性的樣本分別進(jìn)行了5次測(cè)試,得出系統(tǒng)對(duì)其中5組混合樣本均能達(dá)到95％的識(shí)別準(zhǔn)確率,該結(jié)果表明系統(tǒng)可保證較為可靠的現(xiàn)場(chǎng)錄井工作。
　　 綜上所述,基于線陣CCD的巖屑識(shí)別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)PDC巖屑的高清晰圖像采集,并能夠通過(guò)數(shù)字圖像處理技術(shù)完成巖屑顆粒的準(zhǔn)確識(shí)別,對(duì)單一巖性與混合巖性的巖屑樣本的識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)95％以上,滿足了錄井現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該系統(tǒng)的高智能化、高清晰度、高準(zhǔn)確率要求;但系統(tǒng)的圖像處理過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng),繼續(xù)改進(jìn)軟件