利用多重-大津阈值算法和扫描电镜分割CT图像
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  • 英文篇名:CT Image Segmentation Using Multi-Otsu Thresholding Algorithm and Scanning Electron Microscopy
  • 作者:高衍武 ; 吴伟 ; 张虔 ; 赵燕红 ; 邵广辉 ; 李国利 ; 毛超杰
  • 英文作者:Gao Yanwu;Wu Wei;Zhang Qian;Zhao Yanhong;Shao Guanghui;Li Guoli;Mao Chaojie;Logging Application Research Institute of CNPC Logging Co. Ltd.;Research Institute of Exploration and Development,Yumen Oilfield Company,PetroChina;
  • 关键词:XCT(X射线计算机断层扫描) ; 多重-大津阈值算法 ; 扫描电镜 ; 组分分割
  • 英文关键词:X-ray computed tomography;;multi-Otsu threshold algorithm;;scanning electron microscopy;;component segmentation
  • 中文刊名:CJDL
  • 英文刊名:Journal of Yangtze University(Natural Science Edition)
  • 机构:中国石油集团测井有限公司测井应用研究院;中石油玉门油田分公司勘探开发研究院;
  • 出版日期:2019-04-25
  • 出版单位:长江大学学报(自然科学版)
  • 年:2019
  • 期:v.16;No.248
  • 基金:国家自然科学基金项目(41102088)
  • 语种:中文;
  • 页:CJDL201904003
  • 页数:10
  • CN:04
  • ISSN:42-1741/N
  • 分类号:4-5+23-30
摘要
XCT(X-ray computed tomography)是一种高效评价页岩三维特征和非均质性的方法。阈值通常用于在背景图像上分割孔隙-裂缝,但是很少对多元素分割体CT(computed tomography)图像进行研究。为了获取不同元素在三维尺度上的分布特征,综合利用大津阈值分割算法和场发射环境扫描电镜提出了一种新的分割方法:首先确定不同元素分布的灰度值,根据灰度值把页岩分成几个不同的矿物组分区域,利用大津阈值算法求取每个矿物组分区域,利用分割方法处理的页岩样品叠加形成CT图像,另一个CT图像用于验证该方法。结果表明,多元素分割方法可以利用C_T计算的数值成功分割叠加的CT图像,该方法与实验室进行的XRD(X-ray diffraction)、总有机碳质量分数、孔隙度测试等结果相符;相同物源和矿物组分的样品在背散射电子(BSE)和CT图像上有相同的灰度区域分布;该方法根据灰度区域分布原理对相同物源、矿物组分的页岩样品进行分割,比人为CT图像叠加分割样品方法更有效、更准确。因此,在页岩XCT图像分割中,进一步采用扫描电镜和多重-大津阈值算法进行多分量分割,能更好地提高页岩XCT图像分割的精度,同时该算法也能对其他区块页岩XCT图像研究起到一定的指导作用。
        X-ray computed tomography is an efficient method for evaluating 3D characteristics and heterogeneity of shales.A threshold is commonly used to separate pore-fractures from the background image,but few studies discussed the multi-component segmentation of computed tomography images.To obtain the distribution characteristics of different components in three dimensions,a new segmentation method is proposed based on the combination of a multi-Otsu threshold algorithm with scanning electron microscopy.The gray value distributions of different components are first determined by using the method,then,the shale components are divided into several groups based on these gray values.The threshold of each component group is determined by using the multi-Otsu threshold algorithm.The CT image stacks of two shale samples are processed by using the segmentation method,and another CT image stack is used to verify the method.The results show that the multi-component segmentation method can successfully segment CT image stacks by using the calculated values determined by CT,which agrees well with the measured values obtained from Xray diffraction,total organic carbon,and porosity tests in the laboratory;samples with similar provenances and mineral compositions have the same gray value distribution in the back scattering scanning electron microscopy and CT images;in the method,the shale sample of the same provenance and the mineral component is divided according to the distribution principle of the gray area,and it is more effective and more accurate than the method for overlaying the sample by the man-made CT image.Therefore,in shale XCT image segmentation,scanning electron microscopy and multi-Otsuthreshold algorithm are used for multi-component segmentation,which can better improve the accuracy of shale XCT image segmentation.At the same time,this algorithm can provide guidance for studying shale XCT images of other blocks.
引文
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