[发明专利]岩心三维图像修复方法

权利要求书

1.岩心三维图像修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）提取缺失信息的岩心三维图像即原始三维图像中待修复区域Ω的初始边界δΩ⁰，并设定模板大小；

（2）对原始三维图像的已知区域Φ进行区域划分；

（3）计算原始三维图像的边界上所有体素q的边界模板的优先级值，所述体素q指三维数据场中的采样点；

（4）搜索最大优先级值的边界模板Ψ_p，并保存边界体素P的坐标；

（5）判断边界体素P的区域类型，并设置边界模板Ψ_p的匹配块的全局搜索区域；

（6）根据边界体素P的匹配中心因子MCF和最大距离MD在相应的范围内搜索最优匹配块Ψ_q，并进行相应体素的灰度值填充；

（7）更新或设置以下信息：置信度、边界面δΩ、新产生的边界体素P′的匹配中心因子MCF和最大距离MD，以及新产生的边界模板Ψ_p′的优先级值；

（8）重复步骤（4）～（7）直至填充完待修复区域Ω，即

2.根据权利要求1所述的岩心三维图像修复方法，其特征在于：

所述步骤（2）中，将已知区域Φ划分为各相（R₁，R₂，…R_n）和混合区域R₀，有n相（D₁，D₂，…D_n）的岩心，划分的区域种类为n+1类，划分规则为：若则q∈R_m；若D(k)≠D(l)，则q∈R₀；其中，q为某一体素，Ψ_q为样本块，R₀为混合区域，D_m为某一相，R_m为与D_m相对应的区域；

所述步骤（3）中，原始三维图像中的每一个体素q都存在一个灰度值和置信度C(q)，当体素没有被填充时灰度值为空，体素q的置信度C(q)表示q的灰度值的可信度，初始化为：C(q)=0∀q∈Ω]]>和C(q)=1∀q∈Φ;]]>

每一个边界体素P的模板即边界模板Ψ_p都有一个优先级值P(p)，其定义为：

P(p)＝C(p)D(p)

上式中，C(p)为边界模板Ψ_p的置信度，用于衡量体素P周围模块范围内可靠信息的数量，D(p)为数据项，表示等照度面在边界面δΩ处的强度，C(p)和D(p)的计算公式为：

C(p)=Σq∈Ψp∩Ω‾C(q)|Ψp|]]>

D(p)=|▿Ip|·|sinθ|α]]>

sinθ=▿Ip·np|▿Ip|*|np|]]>

其中，表示边界模板Ψ_p中已被填充的体素，|Ψ_p|表示边界模板Ψ_p的体积，α为归一化因子，为边界体素P的梯度向量，该梯度包含方向和大小，大小等于等照度面强度θ为边界体素P处的边界面δΩ与等照度面之间的夹角，也等于梯度向量与边界面δΩ的法线n_p之间的夹角；

所述步骤（4）中，边界体素P是边界δΩ上的体素，边界δΩ为所有边界体素P的集合；

所述步骤（5）中，边界体素P的区域类型的判定方法为：根据模板范围内所有已知体素的相位判定该边界体素P属于哪一相或混合区域；根据边界体素P的区域类型设置边界模板Ψ_p的匹配块的全局搜索区域；

所述步骤（6）中，所述匹配中心因子MCF是边界体素P相应的匹配块局部搜索区域的中心体素；所述最大距离MD表示在边界体素P的匹配中心因子MCF不为空的情况下，局部搜索得到的最优匹配块Ψ_q与其边界模板Ψ_p的距离的最大范围；当局部搜索得到的匹配块与相应的边界模板Ψ_p的距离大于其最大距离MD时，该匹配块将不能作为其最优匹配块，需重新全局搜索其最优匹配块；某一边界体素P′的最大距离MD表示为：

MD_P′＝μ*d(Ψ_p,Ψ_q)

其中μ为比例参数，通常设定为1及其较为临近的值，边界体素P′为填充边界模板Ψ_p后新产生的边界体素，根据边界模板Ψ_p和其最优匹配块Ψ_q两个模板之间的距离，设置边界体素P′的最大距离MD；在设置新产生的边界体素P′的匹配中心因子MCF时，同步设置其最大距离MD；匹配准则为：

Ψq=argminΨq^∈Φd(Ψp,Ψq^)]]>

其中两模板的距离为边界模板Ψ_p和样本块对应位置已知体素的灰度值之差的平方和；

得到最优匹配块Ψ_q后，用最优匹配块Ψ_q中已知的体素的灰度值填充边界模板Ψ_p相应位置上待修复的体素，此时已知区域Φ和待修复区域Ω也都相应地发生了改变；

所述步骤（7）中，边界模板Ψ_p中新填充的体素的置信度设置为边界模板Ψ_p的置信度，即是：

C(q)=C(p)∀q∈Ψp∩Ω]]>

若设置的模板是边长为2winsize+1大小的立方体，那么在搜索新的边界体素时，只需要以刚填充的边界体素P为中心，在边长为2(winsize+1)+1的立方体领域内搜索新的边界体素，并去除已填充的边界体素，而不需要重新搜索整个边界；对于填充边界模板Ψ_p后新产生的边界体素，需要设置其匹配中心因子MCF和最大距离MD；在更新边界模块Ψ_p的置信度和临时优先级值时，只需要对以边界体素P为中心、边长为4winsize+1大小的立方体邻域内的所有边界体素进行重新计算。