岩石薄片正交偏光图像的颗粒分割方法

吴
拥， 等： 岩石薄片正交偏光图像的颗粒分割方法
由于在 图像采 集 过 程 中 ， 机 械 振 动会 引起 图像
彩 色 图像 中对 感 兴 趣 的 彩 色 区域 进 行 分 割 ， 首
与 图像之 间 微 小 的 平 移 位 移 。为 了减 少 其 对 后 续
先 需要选 定 一个 欲 分 割 彩 色 的 具 有 代 表 性 的 彩 色 点样品集 ， 设 样 品 集 中 的 像 素 点 值 为 求 平均值 ： ， ｇ ， ｂ ，
行 颗粒 分割 。
常规 手段 Ｊ 。随 着 计 算 机 技 术 在 石 油 地 质 领 域 的 广泛应 用 ， 利用 图像 分 析 的方 法 对 岩石 薄 片 的粒 度
分析已经取得了一些成果 ， 如赵永 刚等¨ 提 出了沉
积岩 （ 物） 数 字 图像粒 度 分析 的一 种新 方 法 ， 季 长 军 等＿ ２ 将图像分 析技术 应用 于碎 屑岩 粒度 分析 中， Ａ ｎ ｄ ｒ ｉ ａ ｎ ｉ 等 运 用 德 州 大 学 开 发 的 Ｕ Ｔ Ｈ Ｓ Ｃ Ｓ Ａ 图 形 软件 工 具 研 究 了沉 积 岩 的 气 孔 结 构 和 颗 粒 分 布 。 笔者所 在 的课 题 组 开 发 的粒 度 分 析 软 件 已广 泛 应 用于石 油 地质部 门 ， 在 一 定 程 度 上 实现 了粒 度 分 析
但由于岩石薄片图像往往存在颗粒特相同的颜色且粘连在一起很难区分其为一个颗粒征不明显轮廓不分明的情况很难通过现有的图还是两个颗粒如果确定为两个颗粒也不容易将它们分割开来因此很难利用现有的图像分割算法像处理算法实现较好的颗粒分割因此基于图将颗粒分割出来图2是对图1中的白色岩石颗粒像的粒度分析还主要依靠手动交互的方法进行测进行rgb分割的结果从分割结果可以看出颗粒与定仅对少数特征特别明显的薄片可以采取自动粒颗粒之间没有完全分割开来过分割欠分割的现度分析的方法
师， 研究方向 ： 图像处理与模式识别。Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｎ ｉ ｃ ５ ６ ０ ２ ＠Ｓ Ｃ Ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 。
单偏光镜 ， 上、 下偏光镜 振动方 向相互垂直 ， 将岩 石 薄片放 在 上 、 下 偏 光 镜 之 间 的载 物 台上 ， 视 域 中
一
３ １ 期
⑥
２ ０ １ ３ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
通信 技 术
岩石薄 片正交偏光图像的颗粒分割方法
吴 拥 苏桂芬 滕奇 志 何 小海 郭 亮
（ 四川大学 电子信息学院图像信息研究所 ， 成都 ６ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘
要 为 了解决 图像分析 技术应用于岩石薄片粒度分析 一直 受到 图像分 割效果 的制约 问题 ， 提 高岩石颗 粒 自动 分割 的准
２ 基于正交偏光岩石薄片序列图像的颗粒
分 割
２ ． １ 岩石 薄片 在正 交偏 光镜 下的 光学特 性 正交 偏光 系 统 是 在 单 偏 光 系 统 的 基 础 上 再 加
究 方向 ： 图像处理与 图像通信 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｗ ｕ ｙ ｏ ｎ ｇ ６ ０ ３ ＠１ ２ ６ ． ｔ ｏ ｍ 。 通信作者简介： 滕奇志（ １ ９ ６ １ 一） ， 女， 四 川成都人， 博士， 教授 ， 硕士生导
确性 ， 提 出了一种岩石薄片 图像颗粒分 割的新方 法。该技 术是 以 自主研 制 的图像采 集 系统为基础 ， 通过 序列 图像 获取 、 序列 图像处理 、 多分割层叠加、 Ｓ Ｒ Ｍ 算法分割 以及小面积合并处理等 实现颗粒分 割。实践表 明该技术用 于碎屑岩 薄片粒度分析 可 以实现 ９ ０ ％ 以上 的颗粒准确分 割， 具有 良好 的实用性 、 可靠性和 准确 性， 弥补 了普通显微镜在粒度分析 中的不足 ， 具 有较高 的
推广价值 。
关键 词 正交偏光序 列 图像
颗 粒分割
Ｒ Ｇ Ｂ多阈值分 割
Ｓ Ｒ Ｍ
小． ７ ３ ；
文 献标 志码
Ａ
粒 度 分 析 是 沉 积 学及 石 油 地 质 学 研 究 的 一 种
动化， 必 须采 用 新 的 思 路 解 决 颗 粒 分 割 的 难 题 ， 因 此， 考虑 利用 岩石 薄 片在 正 交 偏 光下 的 图像 特 征进
１ 岩石薄 片粒度分析存在的 问题
岩石 薄 片 图 像 的粒 度 分 析 一 般 是 在 显 微 镜 下 利用 透射 单偏 光获 取 薄 片 图像 ， 再 针 对 该 图像进 行 粒度 分 析 。 由于 单 偏 光 下 岩 石 薄 片 图像 中 的岩 石 颗粒 缺 乏清 晰的轮 廓 ， 颗 粒 与 孔 隙 间没 有 良好 的颜 色 区分度 如 图 １ 所示 ， 图 １中岩 石颗 粒 Ａ和 Ｂ具有
象严 重 。
像 的粒度分析还主要依靠 手动交 互 的方法进 行测
定， 仅 对少 数特 征特 别 明显 的薄 片 可 以采 取 自动 粒 度分 析 的方法 。为 了实 现粒 度 分 析 的半 自动 化 、 自
２ ０ １ ３年 ６月 ２ １日收到 ， ７月 １ ５日修改 国家 自然科学基金 （ ６ ０ ９ ７ ２ １ ３ ０ ） 资助 第 一作 者简介 ： 吴 拥（ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 四川 阆中人 ， 硕士研 究生 。研
的定量化 。但 由于岩石薄 片图像 往往存在颗 粒特
征不 明显 、 轮 廓 不 分 明 的情 况 ， 很 难 通 过 现 有 的 图 像 处 理算 法实 现 较 好 的 颗粒 分 割 ， 因此 基 于 图
相同的颜色且粘连在一起 ， 很难区分其为一个颗粒 还是 两个 颗 粒 ， 如 果确定为两个颗粒 ， 也 不 容 易 将
第１ ３卷
第３ １期 ２ ０ １ ３年 １ １月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ．１ ３ Ｎｏ ． ３１ ＮＯ Ｖ．２ ０１ ３
１ ６ ７ １ —１ ８ １ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ３ １ — ９ ２ ０ １ — ０ ６
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
它们 分 割开来 ， 因此很 难 利 用 现 有 的 图像 分 割算 法 将颗 粒分 割 出来 ， 图 ２是 对 图 １中 的 白色 岩 石颗 粒 进行 Ｒ Ｇ Ｂ分 割 的结 果 ， 从分 割结果 可 以看 出颗 粒与 颗粒 之 间没 有 完 全 分 割 开来 ， 过分 割、 欠 分 割 的现