[发明专利]基于三维FIB-SEM图像的页岩孔隙定量表征方法

权利要求书

1.基于三维FIB-SEM图像的页岩孔隙定量表征方法，其特征在于，所述方法包括：

图像采集：利用FIB-SEM对页岩中的无机质、有机质和孔隙进行微米和纳米级尺度的高精度的三维成像，得到三维FIB-SEM图像；

图像预处理：将三维FIB-SEM图像的各二维图像进行对齐、对图像亮度不均匀性进行校正、滤波去除图像的噪声；

图像分割：将预处理后的图像进行分割，把图像划分孔隙区、有机质区、无机质区；

孔隙分析：对图像孔隙区中各孔隙进行标注，根据各孔隙周围有机质区、无机质区的分布情况将孔隙分为有机孔隙、无机孔隙、边界孔隙；

定量表征参数：分别对有机孔隙、无机孔隙、边界孔隙进行分析，得到三维孔隙的各种表征参数值；

所述孔隙分析具体为，

（1）对三维图像的各XY方向二维图像进行孔隙连通性分析、提取各孔隙边缘；

一个区域中任意两个像素能够连通，则认为这是一个孔隙；

二维连通性分析依据为，像素p和q，q在像素p同一层周围的4或8个像素，则像素p和q是连通的；

对各二维图像中孔隙提取边缘；

（2）对边缘进行Z方向连通性分析：三维连通性分析依据为，相邻两层面的孔隙边缘像素p₁和q₁，如果q₁在像素p₁上下相邻层周围的2或10或18个像素，则像素p₁和q₁在Z方向是连通的；

（3）对各孔隙进行标注：对每个三维孔隙进行标注；

（4）计算孔隙影响因子n：

；

其中，num_o为每个孔隙周围有机质像素的数目；num_i为每个孔隙周围无机质像素的数目；其中；

（5）孔隙类型判断：

，孔隙为有机质孔隙；，孔隙为边界孔隙；，孔隙为无机质孔隙；

其中。

2.如权利要求1所述基于三维FIB-SEM图像的页岩孔隙定量表征方法，其特征在于，所述对图像亮度不均匀性进行校正具体为：

采用径向基核函数各XY二维图像进行灰度校正，然后将FIB-SEM三维图像进行旋转，对ZX和ZY进行二维图像灰度校正，从而实现三维图像的灰度校正。

3.如权利要求1所述基于三维FIB-SEM图像的页岩孔隙定量表征方法，其特征在于，所述将三维FIB-SEM图像的各二维图像进行对齐具体为：通过变化相邻两张二维图像的相对位置，计算其灰度差的平方和，得到相邻图像的差异程度，然后选取差异程度最小相对位置为对齐位置；依次循环，对所有二维图像进行配准，得到位置对齐后的三维图像。

4.如权利要求1所述基于三维FIB-SEM图像的页岩孔隙定量表征方法，其特征在于，所述滤波去除图像的噪声具体为：

利用三维滤波方法滤除灰度图像的噪声；

所述三维滤波方法包括均值滤波、中值滤波、维纳滤波、高斯滤波。

5.如权利要求1所述基于三维FIB-SEM图像的页岩孔隙定量表征方法，其特征在于，所述图像分割具体为：

；

其中，为原图像的灰度值；为分割后图像的灰度值；T₁、T₂为分割域值；；式中a、b和c是不同的介于[0,255]灰度值。