專利名稱：用于表示多孔介質的密度圖像的多相態(tài)分割的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及用于多相態(tài)分割表示多孔介質的密度圖像的方法和系統(tǒng)，并且具體來說，涉及用于多相態(tài)分割表示巖石樣本的有噪聲3D X射線層析成像圖像的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
適當開發(fā)碳氫化合物儲集層需要準確的儲集層仿真。準確的儲集層仿真可以利用對按不同標度(包括顆?？紫端?形成儲集層的巖石的孔隙結構的孔隙度和連通性適當建模來實現。該孔隙度分布及其連通性不僅影響儲集層中碳氫化合物的量，而且還影響碳氫化合物怎樣容易地流過儲集層。在組成碳氫化合物儲集層的巖石中，顆粒礦物被采用互連孔隙或孔隙網絡形式的開放空間包圍。孔隙網絡的基本結構(其包括連通性、空隙尺寸以及平均空隙尺寸的范圍)是該類型巖石的函數?？障冻叽绲某叽绶秶鷱膸缀撩字翈准{米。一些巖石具有范圍較窄的空隙尺寸，如具有完全分類的顆粒的碎屑巖，而其它巖石具有較寬范圍，如一些碳酸鹽巖，其可以具有毫米尺寸晶簇和微孔隙度(具有10-100納米直徑的孔隙)兩者。諸如反向散射電子顯微鏡(BSEM)的高分辨率2D成像技術可以將圖像降低至10納米的分辨率，而孔隙網絡的連通性需要按3D特征化?？梢员挥糜谏煽捎糜谔卣骰瘞r石樣本的孔隙連通性的數據的一種工具是3D X射線微層析成像。X射線層析成像圖像是單色的，并且該圖像中的局部強度與材料的局部密度成比例。在X射線層析成像中，X射線源、旋轉臺以及檢測器被用于按關于源一檢測器線的巖石樣本的若干取向來創(chuàng)建2D投影，并接著將重建算法用于生成3D密度體積。這是一種非侵入性技術，并且所生成的數據根據所檢測的光子的通量而通常有噪聲，特別是如果太快速地進行掃描，如果巖石密度特別大，或者如果X射線源的質量不夠好。圖像的分辨率或像素尺寸取決于X射線源的點尺寸，并且取決于在微層析成像掃描儀上使用的幾何或光學放大系統(tǒng)。典型地講，在利用幾何縮放倍率的微層析成像上的空間分辨率為2-3 μ m/像素，而利用光學縮放倍率的系統(tǒng)可以一直到大約0.5 μ m/像素。按這些分辨率中的任一種，仍可能存在一些不可分辨的特征，如碳酸鹽中或粘土中的微孔隙度。為了對孔隙連通性建模，需要分割或標識孔隙像素。然而，包含亞分辨率(sub - resolution)孔隙的像素不能被標注為孔隙，但可以標注為“亞分辨率孔隙度”，并且微孔隙度值可以與強度圖像中的中間灰度相關聯。所關注的其它相態(tài)還可以基于圖像的灰度強度來分割，如流體(鹽水、油)、浙青、以及相關礦物(粘土、長石等)。將3D X射線微層析成像圖像分割成多種相態(tài)的當前分割方法主要受限于針對要分割的相態(tài)的強度對比與數據的信噪比水平之間的相互影響。專注于孔隙度特征化的當前分割方法包括2相態(tài)分割(孔隙/固體)，和利用閾值、平滑濾波器、以及形態(tài)變換(分水嶺、主動輪廓、膨脹/腐蝕方法)的3相態(tài)分割(孔隙/亞分辨率孔隙度/固體)。2相態(tài)分割方法將圖像劃分成固體或孔隙像素，錯誤地將亞分辨率孔隙度標注為孔隙或固體，因此，僅考慮可分辨尺寸的孔隙。利用根據X射線層析成像圖像確定的閾值的當前2相態(tài)和3相態(tài)分割導致具有特征性的“黑白相間”的噪聲的被分割圖像，該噪聲可以在分割之前通過應用平滑算法(如均值/中值濾波器和各向異性擴散濾波器)來最小化。平滑濾波器因它們混和附近像素的信息而有效地縮減圖像的空間分辨率，其導致總的亞分辨率孔隙度片段的增加。分辨率和平滑的附加損失起因于在當前方法中應用隨后相態(tài)變換。有時，可以在利用平滑濾波器時引入可識別的人工長度標度。平滑還可能低估相態(tài)間表面粗糙度，并且影響最終仿真結果，如增加流體流動滲透性。為此，無法依靠當前分割方法將X射線層析成像圖像正確地分割成按層析X射線照片的原始像素分辨率準確地描繪可分辨孔隙度、不可分辨孔隙度以及固體相態(tài)的表示；當前方法具有更大、更差的分辨率。利用這些不準確的分割方法，針對孔隙網絡的連通性的所得模型可能不夠精確，并且在儲集層仿真中使用的定標性質將不正確。

發(fā)明內容
在此描述了用于多相分割表示多孔介質的有噪聲密度圖像同時最小化數據平滑的各種方法的實現。根據本發(fā)明的一個方面，所述方法可以包括:處理3D X射線層析成像圖像以獲取標準化強度圖像，將該標準化強度圖像分割成至少三個相態(tài)，確定所分割相態(tài)的體積片段和空間分布，并且將它們與目標值比較。如果所確定的體積片段處于針對目標值的預定容差內，則該分割圖像被視為正確，并且可以被用作用于儲集層仿真的孔隙網絡。如果所確定的片段未足夠接近目標值，則所述方法可以包括:重復分割步驟、確定步驟、以及比較步驟，直到所確定的體積片段處于針對目標值的給定容差內。所述處理步驟可以包括:拼接、旋轉以及剪切3D X射線層析成像圖像，在空間上均衡化該3D X射線層析成像圖像，以及/或選擇足夠的灰度級動態(tài)范圍并且重采樣3D X射線層析成像圖像至更低比特率。在特別有噪聲的3D X射線層析成像圖像的情況，可以在分割之前應用具有不大于2個像素的可選擇半徑的中值/均值濾波器。較小的中值/均值濾波器將幫助縮減噪聲水平而不引入平滑偽像。該分割步驟可以包括:計算標準化強度圖像的中值/均值濾波梯度圖像；根據該中值/均值濾波梯度圖像和標準化強度圖像創(chuàng)建強度與梯度關系圖；將該強度與梯度關系圖分區(qū)成至少三個區(qū)域；利用限定所述區(qū)域的閾值來分割該標準化灰度級圖像，以創(chuàng)建分割圖像；以及應用去斑濾波器來去除所分割圖像中的噪聲。在一個實施例中，該相態(tài)可以包括孔隙相態(tài)、亞分辨率孔隙度、以及固體相態(tài)。在另一實施例中，相態(tài)還可以包括諸如鹽水或油的流體、浙青、以及/或諸如粘土或長石的相關礦物。一旦完成對圖像的分割，就計算相態(tài)的體積片段(例如，孔隙度和亞分辨率孔隙度片段)以及相態(tài)的空間分布/空間相關性。將這些計算結果與目標值相比較，并且如果它們處于預定容差(或范圍)內，則從分區(qū)步驟起重復分割。目標值可以根據定量X射線衍射(XRD)、汞壓毛細管壓力(MICP)、反向散射電子顯微鏡(BSEM)、以及/或定量礦物表面電子顯微鏡(QEMSCAN)來確定。本發(fā)明還可以實踐為一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:數據源，該數據源具有3D X射線層析成像圖像；至少一個計算機處理器，被設置成與該數據源通信并且執(zhí)行計算機程序模塊，該計算機程序模塊包括:處理模塊、分割模塊、相態(tài)片段確定模塊、以及比較模塊。該系統(tǒng)還包括用戶接口。該系統(tǒng)的處理模塊可以執(zhí)行以下步驟:拼接、旋轉以及剪切3D X射線層析成像圖像，空間上均衡化該3D X射線層析成像圖像，以及/或選擇足夠的灰度級動態(tài)范圍并且重采樣3D X射線層析成像圖像至更低比特率。在特別有噪聲的3D X射線層析成像圖像的情況下，處理模塊可以以不大于2個像素的可選擇半徑來應用中值/均值濾波器。該系統(tǒng)的分割模塊可以執(zhí)行以下步驟:計算標準化強度圖像的中值/均值濾波梯度圖像；根據該中值/均值濾波梯度圖像和標準化強度圖像創(chuàng)建強度與梯度關系圖；將該強度與梯度關系圖分區(qū)成至少三個區(qū)域；利用限定所述區(qū)域的閾值來分割該標準化強度圖像以創(chuàng)建分割圖像；以及應用去斑濾波器來去除所分割圖像中的噪聲。該分割模塊可以輸出包括孔隙相態(tài)、亞分辨率孔隙度、以及固體相態(tài)的至少三個相態(tài)。相態(tài)還可以包括諸如鹽水或油的流體、浙青、以及/或諸如粘土或長石的相關礦物。相態(tài)片段確定模塊例如可以計算相態(tài)的孔隙度和亞分辨率孔隙度片段以及空間相關性。在一個實施例中，所確定的相態(tài)片段將輸入至比較模塊，該比較模塊比較來自性質計算模塊的所確定的性質與例如從定量X射線衍射(XRD)、汞壓毛細管壓力(MICP)、反向散射電子顯微鏡(BSEM)、以及/或定量礦物表面電子顯微鏡(QEMSCAN)確定的目標值。如果所計算值未處于目標值的預定容差內，則分割模塊開始分區(qū)步驟，并且分割步驟重復直到所確定值處于預定容差內。另外，本發(fā)明涵蓋包括具有計算機可讀代碼的計算機可讀介質的制造品，其允許計算機實現一種用于分割表示多孔材料的有噪聲3D X射線層析成像圖像同時最小化數據平滑的方法，該方法包括:處理3Dx射線層析成像圖像以獲取標準化強度圖像，將該標準化強度圖像分割成至少三個相態(tài)，計算所分割的相態(tài)的體積片段和空間分布并且比較它們與目標值，以及重復分割直到所計算的體積片段處于針對該目標值的給定容差內。提供上述發(fā)明內容部分，以按簡化形式介紹選擇的概念，其在下面的具體實施方式
部分中進一步描述。該發(fā)明內容不是旨在標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不是旨在被用于限制所要求保護的主題的范圍。此外，要求保護的主題不限于解決在本公開的任何部分中提到的任何或所有缺點的實現。


參照下列描述、權利要求以及附圖，本發(fā)明的這些和其它特征將變得更明白，其中:圖1是例示根據本發(fā)明一實施例的方法的流程圖；圖2是例示圖1中的步驟12的細節(jié)的流程圖；圖3示出了 X射線層析成像圖像的2D切片及其隨著其經歷分割方法的變化；以及圖4示意性地例示了根據本發(fā)明一實施例的用于執(zhí)行一方法的系統(tǒng)。
具體實施例方式本發(fā)明可以按系統(tǒng)和要通過計算機執(zhí)行的計算機方法的一般上下文來描述和實現。這種計算機可執(zhí)行指令可以包括程序、例程、對象、組件、數據結構、以及可以被用于執(zhí)行特定任務和處理抽象數據類型的計算機軟件技術。本發(fā)明的軟件實現可以按針對各種計算平臺和環(huán)境中的應用的不同語言來編碼。應當清楚，本發(fā)明的范圍和基本原理不限于任何特定的計算機軟件技術。而且，本領域技術人員應當清楚，本發(fā)明可以利用硬件和軟件構造中的任一個或組合來實踐，包括但不限于具有單處理器和/或多處理器計算機的系統(tǒng)、手持式裝置、可編程消費類電子設備、迷你計算機、大型計算機等。本發(fā)明還可以在其中通過經由一個或更多個數據通信網絡鏈接的服務器或其它處理裝置執(zhí)行任務的分布式計算環(huán)境中實踐。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲器存儲裝置的本地和遠程計算機存儲介質兩者中。本發(fā)明還可以被實踐為井下傳感器或測量裝置的一部分或者被實踐為實驗室測量裝置的一部分。而且，用于與計算機處理器一起使用的制造品(如⑶、預記錄盤或其它等同裝置)可以包括計算機程序存儲介質和記錄在其上的、用于引導計算機處理器以輔助實現和實踐本發(fā)明的程序裝置。這種裝置和制造品也落入本發(fā)明的精神和范圍內。下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施例進行描述。本發(fā)明可以按許多方式來實現，例如包括:系統(tǒng)(包括計算機處理系統(tǒng))、方法(包括計算機實現方法)、裝置、計算機可讀介質、計算機程序產品、圖形用戶接口、門戶網站、或者有形地固定在計算機可讀存儲器中的數據結構。下面，對本發(fā)明的若干實施例進行討論。附圖僅例示了本發(fā)明的典型實施例，并由此不應被視為對其范圍和寬度的限制。本發(fā)明涉及將表示多孔介質的有噪聲的密度圖像分割成具有多種相態(tài)的圖像，同時最小化數據平滑。在表示巖石樣本的有噪聲的3Dx射線層析成像圖像同時最小化數據平滑的情況下，本發(fā)明人已經確定，其后是去斑濾波器的、利用3D數據的強度和梯度來確定用于分割的閾值的迭代方法可以允許按層析攝影的原始分辨率來準確建模若干相態(tài)，例如而非限制地包括固體相態(tài)、孔隙相態(tài)、以及亞分辨率孔隙度相態(tài)。在這點上，圖1的流程圖中例示了根據本發(fā)明的方法100的示例。該方法可以使用通常來自X射線層析攝影的有噪聲的3D密度圖像。盡管存在針對強度值(CT數)與某些標準的校準，但不同X射線層析成像系統(tǒng)生成不同圖像。3D X射線層析成像圖像通過利用針對不同層析成像系統(tǒng)的恰當算法重建一組2D投影(錐形、扇形、螺旋或平行光束)來生成。檢測器可以具有不同的規(guī)格，像灰度級深度和網格尺寸，從平板到電荷耦合器件(CCD)攝像機不等。針對按不同能量的平行束同步加速器源，源在不同功率、點尺寸、用于束硬化(不均勻強度)的硬件濾波器方面，也可以不同于實驗室X射線管。與在閃爍器將X射線轉換至光學范圍之后的光學縮放倍率相比，簡單系統(tǒng)僅使用幾何縮放倍率?？梢栽O置不同參數，像曝光時間和圖像平均化，用于環(huán)去除或噪聲縮減的軟件濾波器。而且，不同的層析成像模式是可能的:吸收模式或與平行束或高分辨率成像有關的相襯。所有這些差異都可以對X射線層析成像圖像有影響，并且可以在分割之前經由步驟10中的處理來處理。3D X射線層析成像裝置還具有取決于所使用的縮放倍率系統(tǒng)的不同分辨率。典型地講，在利用幾何縮放倍率的X射線層析成像上的空間分辨率為2-3 μ m/像素，而利用光學縮放倍率的系統(tǒng)可以降低到大約0.5μπι/像素。按這些分辨率中的任一種，仍可能存在一些不可分辨的特征，如碳酸鹽中或粘土中的微孔隙度。為了特征化用于流體分布的機制和針對特定巖石類型的流體流動，層析照片分辨率應當被選擇成使得主要連通孔隙度或孔隙網絡被正確地成像。根據巖石類型，所選擇分辨率可以從0.Ιμπι/像素至ΙΟμπι/像素顯著改變。應當不需要低于所選擇分辨率的次要孔隙度來特征化孔隙連通性和流體流動。對于某些巖石類型和/或層析成像系統(tǒng)，可能無法實現所需分辨率，在該情況下，針對孔隙尺度特征的X射線微層析成像的值將較低。在步驟10中對有噪聲密度圖像的處理可以被用于標準化用于創(chuàng)建適于分割的灰度級圖像的數據。針對有噪聲3D X射線層析成像圖像的情況，該處理可以處理因不同X射線層析成像裝置的不同設置而造成的問題，以創(chuàng)建標準化強度圖像?？梢赃M行的一種處理技術是拼接層析照片、旋轉、以及剪切該數據，以創(chuàng)建具有完全適于進一步處理和分割的取向和尺寸的體積。在一個實施例中，該體積為矩形棱柱，其包含表示要特征化的巖石結構的關注區(qū)(R0I)。另一處理技術可能是3D密度圖像的空間均衡化。針對X射線層析成像圖像的情況，一些非單色源可以生成示出為不同圖像區(qū)中的不均勻強度的射束硬化效果。在一個實施例中，空間均衡化可以通過以下來進行:通過關注沿著圖像應當同質的一種礦物相態(tài)，計算為實現同質所必需的校正因子，以及將該校正因子應用至整個圖像。層析成像圖像可以按相襯模式或者吸收模式來獲取。如果按相襯模式來獲取這些圖像，則它們可以被轉換成吸收模式。該吸收模式圖像對于本發(fā)明來說優(yōu)選。在一個實施例中，可以進行進一步處理，以針對強度在灰度級域中選擇足夠動態(tài)范圍，其中，在ROI中的最低與最高相關特征之間存在足夠對比度。例如，如果3D密度圖像已經按16位記錄，則可能希望選擇足夠的灰度級范圍，并且按8位對其重新采樣。在某些情況下，X射線層析成像圖像可以噪聲極其大。如果針對曝光時間的設置對于巖石樣本的密度來說過度低，則這可能出現。對于噪聲極其大的數據的情況來說，另一處理技術可以是向有噪聲的數據應用小半徑中值/均值濾波器。在一個實施例中，濾波器將具有不大于2個像素的半徑。作為用于步驟10的可能選項的每一種所述處理技術是可選的，并且應當基于可用數據來選擇。這些技術可以按任何次序來應用。上述技術是示例，而非意指進行限制；應當清楚，存在還可以應用的、落入本發(fā)明范圍內的其它處理步驟。標準化強度圖像的一示例可以被看作圖3中的一系列示例300的一部分，其中，在面板30中看到來自3D X射線微層析成像標準化強度圖像的2D切片。根據該標準化強度圖像，在圖1的步驟12中創(chuàng)建分割圖像?？梢苑指疃喾N相態(tài)，包括:固體相態(tài)、孔隙相態(tài)、以及亞分辨率孔隙度相態(tài)。其它可能相態(tài)包括但不限于流體(鹽水、石油)、浙青、以及相關礦物(粘土、長石等)。本發(fā)明中的分割方法不需要如當前方法的平滑濾波器，并由此在這些相態(tài)和這些相態(tài)的空間相關性上，在X射線層析照片的原始像素分辨率內更準確。不同于當前方法，本發(fā)明最小化平滑效果，以使分割圖像的分辨率盡可能高。圖2示出了分割的細節(jié)。在圖2中，對分割方法200進行描述。在步驟20，本發(fā)明計算從圖1中的步驟10獲得的標準化強度圖像的中值/均值濾波梯度。有噪聲圖像的梯度通常噪聲更大，因而，代替地計算平滑版強度圖像的梯度。對于主要分割步驟來說，仍使用原始未平滑強度圖像。在圖3、面板31中可以看到梯度的示例，其是3D體積梯度的2D切片。在步驟22中，該梯度和標準化強度圖像接著被用于創(chuàng)建強度與梯度的關系圖。每一個圖像像素關聯有兩個值:強度和梯度，其被用于定位該圖中的像素。接著，在步驟24，可以將該圖分區(qū)成對應于多種相態(tài)的區(qū)域。可以在圖3、面板32中看到被分區(qū)的強度與梯度的關系圖的示例。強度與梯度的關系圖的分區(qū)可以包括針對孔隙相態(tài)的分區(qū)，其將包括具有低于諸如圖3中的線33的閾值的強度的任何像素，而與其梯度值無關。其還可以包括針對亞分辨率孔隙度相態(tài)的分區(qū)，典型地位于中間灰度強度區(qū)和低梯度區(qū)域中，其將包括具有諸如圖3中的線33與35的閾值之間的強度的像素，并且梯度值低于諸如圖3中的線34的閾值，嘗試排除孔隙/固體急劇轉變交界面處的像素。諸如流體、粘土、浙青或其它礦物的其它相態(tài)也可以利用針對強度和梯度的閾值來分區(qū)。對于關注在面板32中所示的孔隙度特征化(孔隙/亞分辨率一孔隙度/固體)的3相分割的情況來說，將剩余像素標記為固體。確定分區(qū)的正確位置可以輔以強度的交疊ID直方圖，如圖3中曲線36。在圖2的步驟26中，限定步驟24中設置的每一個分區(qū)的閾值被用于分割標準化強度圖像。通過分割來創(chuàng)建新圖像，其中，每一個新像素都具有相態(tài)標簽值，例如，孔隙(O)、亞分辨率孔隙度(I)、以及固體(2)。針對每一個像素的相態(tài)標簽根據該像素在強度與梯度的關系圖中的位置來確定，并且在該劃分區(qū)域中，像素下降?？梢栽趫D3、面板37中看到被分割圖像的示例，其是被分割體積的2D切片。因為在本發(fā)明的方法中沒有使用平滑濾波器，所以來自步驟26的被分割圖像可以包含與周圍背景相態(tài)相比不同的相態(tài)的較小的、分散的不連通體積，其被統(tǒng)稱為“黑白相間”噪聲，如可以在圖3、面板37中看到的。在本發(fā)明中，在步驟28中，通過單個地將去斑濾波器應用至每一個相態(tài)而在分割步驟之后將這種噪聲去除。去斑濾波器尋找主要相態(tài)內部的其它相態(tài)的不連通的體積。如果這些體積低于用戶限定尺寸，典型為10與100個像素之間，則將該不連通體積被重新限定為其周圍的更大相態(tài)的一部分。該限制尺寸條件被用于限定什么被認為是噪聲和什么是真實特征?？梢栽趫D3、面板38中看到被去斑的分割圖像的示例。再次參照圖1，在步驟14中，可以將被分割圖像用于確定針對諸如孔隙和亞分辨率孔隙度的相態(tài)或針對其它被分割相態(tài)(如流體、粘土、浙青或其它礦物)的體積相態(tài)片段。在步驟16中，將這些確定的體積相態(tài)片段與目標值相比較。該步驟還在圖3中表示為步驟39。該目標值可以從針對姐妹巖石樣本的實驗室測量結果(例如定量X射線衍射(XRD)、汞壓毛細管壓力(MICP)、反向散射電子顯微鏡(BSEM)、以及/或定量礦物學表面電子顯微鏡(QEMSCAN))來獲取。如果根據分割圖像確定的相態(tài)片段處于針對目標值的預定容差內(例如，在一個實施例中，處于目標值的5%內)，則被分割圖像被接受為正確的，并且其表示的孔隙網絡可以被用于儲集層仿真。如果所確定的相態(tài)片段未足夠接近目標片段，則該方法返回至圖1中的步驟12，其中，已經如圖2中的步驟24 - 28那樣完成了分割(還被示出為返回至圖3中的面板32)，并且從圖1重復步驟14和16，直到所確定的相態(tài)片段處于容差內。圖4示意性地例示了用于執(zhí)行該方法的系統(tǒng)400。該系統(tǒng)包括數據源42，其可以包括數據存儲裝置或計算機存儲器等?？梢宰鳛?D X射線層析成像數據的所存儲的有噪聲密度數據可以被制成可用于處理器44，如可編程通用計算機。處理器44被配置成執(zhí)行用于制備標準化強度圖像的處理模塊45，用于將強度圖像分割成多種相態(tài)的分割模塊46，用于確定相態(tài)片段(例如，包括孔隙度片段和亞分辨率孔隙度片段)的相態(tài)片段確定模塊47，以及用于比較來自相態(tài)片段確定模塊的相態(tài)片段與目標值的比較模塊48。如果比較模塊發(fā)現比較失敗，則其可以重新開始分割模塊。該系統(tǒng)可以包括諸如用戶接口 49的接口部件，并且被用于實現根據本發(fā)明實施例的上述變換。該圖形接口 49可以被用于顯示數據和處理數據產物兩者，并且允許用戶在用于實現本方法多個方面的選項當中選擇。通過示例而非限制的方式，在處理器44上計算的分割圖像和確定的相態(tài)片段可以顯示在用戶接口 49上，存儲在數據存儲裝置或存儲器42上，或者既顯示又存儲。該多相態(tài)圖像和所確定的相態(tài)片段可以被用作針對儲集層仿真的輸入。雖然在前述說明書中，針對本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了描述，并且出于例示的目的對許多細節(jié)進行了闡述，但本領域技術人員應當明白，本發(fā)明易于改變，并且在不脫離本發(fā)明的基本原理的情況下，可以顯著改變在此描述的某些其它細節(jié)。另外，應當清楚，這里在任一個實施例中示出或描述的結構性特征或方法步驟同樣可以在其它實施例中使用。
權利要求
1.一種用于表示多孔材料的有噪聲的3D X射線層析圖像的多相態(tài)分割的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: a、數據源，包含3DX射線層析圖像； b、至少一個計算機處理器，被配置成與該數據源通信并且執(zhí)行計算機程序模塊，該計算機模塊包括: 1.處理模塊； i1、分割模塊； ii1、相態(tài)片段確定模塊；以及 iv、比較模塊。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括:用戶接口。
3.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理模塊執(zhí)行: a、拼接、旋轉以及剪切3DX射線層析圖像； b、空間均衡化3DX射線層析圖像；以及 C、選擇足夠的動態(tài)范圍并且可選地重采樣3D X射線層析圖像至更低比特率。
4.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，該處理模塊還執(zhí)行應用具有可選擇的半徑的小的中值/均值濾波器。
5.根據權利要求4所述的系統(tǒng)，其中，該半徑不大于2個像素。
6.根據權利要求3所述的系統(tǒng)，其中，該處理模塊還執(zhí)行將相襯模式轉換成吸收模式。
7.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該分割模塊執(zhí)行: a、計算標準化強度圖像的中值/均值濾波梯度圖像； b、根據該中值/均值濾波梯度圖像和標準化強度圖像創(chuàng)建強度與梯度關系圖； C、將該強度與梯度關系圖分區(qū)成至少三個區(qū)域； d、利用限定所述至少三個區(qū)域的閾值來分割該標準化強度圖像，以創(chuàng)建分割的圖像；以及 e、應用去斑濾波器來去除分割的圖像中的噪聲。
8.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該分割模塊輸出表示孔隙相態(tài)、亞分辨率孔隙度、以及固體相態(tài)的至少三個相態(tài)。
9.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該分割模塊輸出表示孔隙相態(tài)、亞分辨率孔隙度、固體相態(tài)、流體相態(tài)、浙青相態(tài)、以及/或相關礦物的相態(tài)的至少三個相態(tài)。
10.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該相態(tài)片段確定模塊計算相態(tài)的空間相關性以及孔隙度和亞分辨率孔隙度片段。
11.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中，該比較模塊比較來自性質計算模塊的所計算的性質與來自定量X射線衍射(XRD)、汞壓毛細管壓力(MICP)、反向散射電子顯微鏡(BSEM)、以及/或定量礦物表面電子顯微鏡(QEMSCAN)的目標值。
全文摘要
一種用于表示多孔材料的有噪聲3D x射線層析圖像的多相態(tài)分割的系統(tǒng)和方法，其最小化數據平滑，并處理3D x射線層析圖像以獲取標準化強度圖像，將該標準化強度圖像分割成至少三個相態(tài)，計算所分割的相態(tài)的體積片段和空間分布，以及比較它們與目標值，并且如果所計算的片段未足夠接近該目標值，則重復必需的分割步驟直到所計算的體積片段處于針對該目標值的給定容差內。該分割步驟包括計算標準化強度圖像的中值/均值濾波梯度圖像，根據該中值/均值濾波梯度圖像和標準化強度圖像創(chuàng)建強度與梯度關系圖，將該強度與梯度關系圖分區(qū)成至少三個區(qū)域，利用限定所述區(qū)域的閾值來分割該標準化灰度級圖像以創(chuàng)建分割圖像，以及應用去斑濾波器來去除分割圖像中的噪聲。
文檔編號A61B6/00GK103210416SQ201180055070
公開日2013年7月17日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權日2010年12月22日
發(fā)明者R·薩拉扎爾-蒂奧 申請人:雪佛龍美國公司