[发明专利]基于岩心二维颗粒图像的三维颗粒结构重建方法

权利要求书

1.一种基于岩心二维颗粒图像的三维颗粒结构重建方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)提取原始岩心二维矿物颗粒图像中矿物颗粒的个数，对不同矿物颗粒赋予不同的灰度级，将处于不同灰度级的矿物颗粒进行标号，以区分出不同的颗粒；

(2)统计步骤(1)提取的原始岩心二维矿物颗粒图像中每个矿物颗粒的面积；采用遍历整幅岩心二维矿物颗粒图像，用计算机记录每个矿物颗粒标号下的二维颗粒像素值的个数，而每个标号下二维矿物颗粒的像素值个数代表其面积，并统计出岩心二维颗粒的面积；

(3)将步骤(2)统计出的每个矿物颗粒的面积，按其大小给出二维矿物颗粒面积分布直方图；

(4)对步骤(3)给出的每个二维矿物颗粒面积分布直方图区间的二维矿物颗粒，采用第一阶段模拟退火算法来预测其直方图区间中每个岩心二维矿物颗粒的三维结构；

(5)将步骤(4)预测的每个岩心二维矿物颗粒的三维颗粒结构放入重建的三维空间中；整个重建过程当满足预测终止条件时结束，则能获得每个岩心二维矿物颗粒的三维颗粒结构；

(6)对步骤(5)在第一阶段预测重建所得每个岩心二维矿物颗粒的三维结构的基础上采用第二阶段颗粒生长算法预测重建，在余下的未被颗粒占据的空间中，应用颗粒生长算法模拟岩心颗粒的生长过程，整个生长过程直到满足预测终止条件时结束，至此完成岩心二维颗粒图像的三维颗粒结构重建。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述按其大小给出二维矿物颗粒面积分布直方图，找出其中的最大面积和最小面积，用最大面积与最小面积的差值除以10，并将二维矿物颗粒面积分成10等份，计算出二维颗粒面积分布直方图每个区间的大小，再将每个颗粒按其面积大小存放到不同的各区间中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述第一阶段模拟退火算法预测直方图区间中每个岩心二维颗粒的三维颗粒结构时，首先提取该岩心二维颗粒，然后在三维空间中以该岩心二维颗粒所占的体积分数随机布点作为初始结构，并以岩心二维颗粒的两点概率函数作为重建约束条件，预测三维颗粒结构。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(5)中所述将预测的岩心二维矿物颗粒的三维颗粒结构放入重建的三维空间中，是在重建每一个三维颗粒后，在存储颗粒的三维空间中随机寻找没有被颗粒占据且能够完整存放三维颗粒的空间点放置重建的三维颗粒；当重建的三维颗粒结构的直方图与二维颗粒图像相匹配或重建三维颗粒结构占整个三维空间的百分比与二维颗粒图像相同时，重建达到终止条件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)中所述的第二阶段颗粒生长算法为：在步骤(5)重建结束后，在余下的三维空间中，随机选取一个没有被矿物颗粒占据的空间点作为矿物颗粒生长核，然后以该生长核为中心向其18邻域生长；该生长核生长后的结构作为新的矿物颗粒生长核，重复上述过程，直到重建三维颗粒结构的直方图与二维颗粒图像相匹配，或重建三维颗粒结构占整个三维空间的百分比与二维颗粒图像相同时，重建结束。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于所述以生长核为中心向其18邻域生长，它的最近邻域为6邻域和12次近邻，其生长概率的比值为4:1，生长核生长后的结构作为新的生长核，重复上述过程，直到颗粒生长的体积与预测的颗粒结构的体积相同为止，完成所述三维颗粒结构的预测。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)中所述的颗粒生长算法，是在颗粒生长过程中，如果生长的颗粒和其他颗粒结构相接触则停止该方向上颗粒的生长，完成一个颗粒的生长之后，随机再选取一个没有被矿物颗粒占据的空间点作为新的颗粒生长核，重复上述过程，直到颗粒生长的体积与预测的颗粒结构的体积相同为止，完成所述三维颗粒结构的预测。