[发明专利]一种矿物栅格图像信息提取和评价方法

说明书

本申请公开了一种矿物栅格图像信息提取和评价方法，对原始图像进行处理，建立通过利用RGB颜色与元素含量值Y建立数值拟合方程，得到不同的RGB颜色所代表的不同元素的含量值，从而提取矿物中各种元素及其含量的矩阵，可以实现矿物相的分离，同时提取不同矿物相的元素分布特征、具有多种数据显示模式和剖面切割展示，元素比值面分布分析等优势，并能够更为直观的展示不同元素在矿物分布特征和多元素在不同矿物位置的分布图，便于后期数据分析与解译，更好的开展矿物地球化学研究，实现了对栅格图像的编辑和信息增强处理。

技术领域

本申请涉及矿物图像技术领域，具体而言，涉及一种矿物栅格图像信息提取和评价方法。

背景技术

固体样品分析一般采用全分析，如主量元素分析采用XRF熔片法或者压饼法测试，微量元素通过ICP-MS进行测量。随着原位分析技术的进步，可以实现对地质样品，特别是矿物进行原位元素含量分析，如通过电子探针(EPMA)进行主量元素分析、通过二次离子质谱(SIMS)或激光剥蚀等离子质谱(LA-ICP-MS)进行主微量元素分析等，获得某种元素的原始栅格图像，这种图像表达的是该种元素在不同矿物中的含量高低情况，是一种半定量的表达方式。由于薄片中不同矿物之间成分存在巨大差异，同种矿物不同位置元素亦存在差异，矿物中某一元素在同一张图中的表达会掩盖重要信息，这使得原始栅格图像很难完整表达出丰富的地球化学信息。此外，原始栅格图像是原始薄片中所有矿物中的某个元素表达情况，由于矿物之前元素含量变化很大，这种现实方式很难实现不同矿物相的分离，同时掩盖矿物的环带信息，无法获得矿物中较为准确的主微量元素含量。

矿物元素成分在空间的分布特征是理解矿物生长过程最关键的要素。然而大多数常用的传统分析方法尚不能满足元素面扫描的要求，或者空间分辨率不高，无法精细刻画矿物2D尺度上的元素变化特征，特别是微量元素的空间分布特征。而微量元素在空间上分布特征研究在许多地球科学领域，如古气候学研究(牙形石、石笋、珊瑚的研究)、岩石学、矿床学、考古学、古生物学、人类学(骨骼、牙齿等)等，有着广泛的应用潜力。例如，古人类的牙齿中特定微量元素的分布特征可以揭示古人类早期膳食变化特征；通过石笋或珊瑚的生长纹理记录的微量元素变化特征进而反演古气候变化特征等；矿物岩石中微量元素的变化可用来追索岩浆、流体演化特征等，越来越多的学者开始使用EPMA、SIMS或LA-ICP-MS等技术开展牙形石、石笋、岩石、骨骼等面扫描工作，通过这项工作可以获得牙形石、石笋、岩石、骨骼等物体表面的主量元素(Si、Ti、Al、Mg、Ca、Mn、Na、K、P)和微量元素(Sc、V、Co、Ni、Cu、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Cs、Ba、Hf、Ta、Pb、Th、U、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等)的分布情况。

综上，EPMA、SIMS或LA-ICP-MS等技术都能够获得矿物表面主微量元素的栅格图像，栅格图像数据不同于矢量图形数据，其优点是数据结构简单，其缺点是编辑性差，然而现有技术中并未很好地对这些栅格图像进行处理和分析，凸显出更丰富的地质信息(如矿物分类、矿物的元素环带充分表达、多元素组合表达等)。

发明内容

针对目前通过EPMA、SIMS或LA-ICP-MS等技术获得的矿物元素栅格图像如下缺点：(1)无法进行不同矿物相的分离；(2)无法提取单个矿物的环带信息；(3)无法清晰表达出某个元素的剖面变化，元素比值面分布和多元素图形展示等。本发明提供了一种矿物栅格图像信息提取和评价方法，通过对栅格图像进行数据分析、提取和增强等过程，实现了对矿物相鉴别和分离，同时可以很好的识别出相同矿物中的生长环带、微量元素分布规律等隐含信息，更好地辅助开展矿物地球化学研究，具有较强的研究和实用价值。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种矿物栅格图像信息提取和评价方法，包括如下步骤：

S101、通过图像处理软件，对矿物栅格图像中矿物晶型和色阶进行处理，获得矿物主、微量元素栅格图像及其色阶图像；