基于灰度統(tǒng)計(jì)特征的巖屑巖性最優(yōu)描述方法研究.pdf

1、由于PDC(Polycrystalline Diamond Compact)鉆頭的推廣使用導(dǎo)致巖屑非常細(xì)小，巖性用肉眼識(shí)別十分困難，傳統(tǒng)的巖屑錄井方法已不再適用。然而巖性的識(shí)別是地質(zhì)描述必不可少的關(guān)鍵性參數(shù)，因此迫切需要尋求一種新手段、新方法來(lái)判斷巖屑的巖性。數(shù)字圖像處理技術(shù)是一個(gè)跨學(xué)科的前沿技術(shù)，具有再現(xiàn)性好、處理精度高、適用面廣、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，隨著各個(gè)應(yīng)用學(xué)科的發(fā)展，它逐漸形成了自己的獨(dú)立的學(xué)科體系，呈現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。它廣泛應(yīng)用

2、于生物醫(yī)學(xué)、遙感、氣象、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面。但是應(yīng)用于石油行業(yè)特別是巖屑錄井方面卻極少?；谀壳癙DC鉆頭條件下巖屑描述的重要性和困難性，以及數(shù)字圖像處理技術(shù)的種種優(yōu)勢(shì)，本論文主要以數(shù)字圖像處理技術(shù)中的紋理特征提取方法中的灰度統(tǒng)計(jì)方法為基礎(chǔ)，對(duì)巖屑巖性描述的方法進(jìn)行了研究，為本實(shí)驗(yàn)室即將開(kāi)發(fā)的巖屑描述儀提供了技術(shù)支持，希望能為目前巖屑錄井中存在的問(wèn)題提供一種方法。 論文主要由四部分組成。引言和第一章為第一部分，主要介紹了目前巖屑錄

3、井所面臨的困難、國(guó)內(nèi)外對(duì)錄井問(wèn)題所提出的解決方案以及基于灰度統(tǒng)計(jì)特征的幾種重要的紋理特征提取方法。 作為論文的第二部分，第二章主要介紹了巖屑圖像采集系統(tǒng)的參數(shù)的確定。對(duì)照明條件的優(yōu)化，先從常見(jiàn)光源天空光和白熾燈入手，對(duì)比了兩種光源條件下的灰度直方圖及其它們的六種數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)量，得出所選光源必須是與天空光相近的穩(wěn)定光源，最后色溫為6700 K的環(huán)形節(jié)能燈成為了首選，并建立了一套實(shí)驗(yàn)室用的樣品拍攝裝置。通過(guò)不同光源位置下的巖屑圖片的分析

4、，確定了最佳光源位置。在此基礎(chǔ)上，對(duì)巖屑圖片的分辨率進(jìn)行了評(píng)估。通過(guò)比較分析，得出適合圖像分析的分辨率為每毫米不低于256個(gè)像素，并確定了獲得該分辨率的硬件方案，即以佳能EOS 20D型照相機(jī)與佳能MP-E型微距鏡頭(65mm t2.8 1.5X)來(lái)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以該方案建立的巖屑拍攝系統(tǒng)所拍攝的巖屑圖片紋理清晰，符合紋理特征提取的要求。第三章和第四章構(gòu)成了文章的第三部分。該部分主要是確定基于灰度統(tǒng)計(jì)特征的巖屑巖性最優(yōu)描述方法——

5、和差直方圖。論文首先應(yīng)用了基于灰度的統(tǒng)計(jì)方法中的三種直方圖方法(灰度直方圖、灰度水平差分直方圖和和差直方圖)對(duì)巖屑樣品進(jìn)行紋理特征提取。對(duì)比分析的結(jié)果表明，和差直方圖方法對(duì)于巖屑的分類幫助較大，優(yōu)于灰度直方圖和水平差分直方圖方法。運(yùn)用和差直方圖方法并結(jié)合貝葉斯分類器對(duì)巖屑樣品進(jìn)行分類，通過(guò)204個(gè)樣本訓(xùn)練后，對(duì)102個(gè)樣本進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果表明，該方法對(duì)泥巖和砂巖的識(shí)別率都很高，泥巖的平均識(shí)別率為100﹪，砂巖的平均識(shí)別率為98.70﹪。接

6、著運(yùn)用紋理特征提取中經(jīng)典而成熟的方法－－灰度共生矩陣方法，對(duì)巖屑樣品進(jìn)行特征提取并結(jié)合貝葉斯分類器對(duì)巖屑樣品(訓(xùn)練樣本數(shù)為204，測(cè)試樣本數(shù)為102)進(jìn)行分類，并與和差直方圖方法的分類結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，灰度共生矩陣方法同樣適用于巖屑樣品的分類，分類識(shí)別的結(jié)果分別為泥巖的識(shí)別率為99.35﹪，砂巖的識(shí)別率為97.71﹪。但是，考慮到和差直方圖方法在存儲(chǔ)空間和運(yùn)算速度等方面，明顯優(yōu)于灰度共生矩陣的方法，因此可以確定基于灰度統(tǒng)計(jì)特征的