本公開涉及巖石物理領域，更具體地，涉及一種用于獲取巖石裂縫信息的方法和裝置。

背景技術：

巖石裂縫信息(例如裂縫密度等)是進行巖石物理數值模擬研究所需的重要參數。目前關于裂縫密度等的獲取，主要是基于對巖石樣本的表面觀察和對野外地層露頭的觀察。據此得到的裂縫密度等數據通常只能反映較大尺度(例如肉眼可見)的裂縫，信息的準確性和全面性都有所欠缺。

發(fā)明人經過研究發(fā)現，為了更有效率地實現勘探能源和資源、了解地球內部構造與運動、實現地質災害的預防和減災等目的，獲取更為準確全面的巖石裂縫信息是很有必要的。

技術實現要素：

本公開介紹了一種能獲取準確的巖石裂縫信息的方法。本公開還介紹了相應的裝置。

根據本公開的一方面，提出了一種可用于獲取巖石裂縫信息的方法。該方法可包括：可獲取巖石內部的三維圖像；可將所述三維圖像劃分為多個圖像子體；可識別所述多個圖像子體中每個圖像子體中的裂縫；以及可按原次序組合所述多個圖像子體，并可基于已識別的裂縫進行裂縫信息分析。

根據本公開的另一方面，提出了一種用于獲取巖石裂縫信息的裝置，該裝置可包括：三維圖像獲取部件，可用于獲取巖石內部的三維圖像；圖像劃分部件，可用于將所述三維圖像劃分為多個圖像子體；子體裂縫識別部件， 可識別所述多個圖像子體中每個圖像子體中的裂縫；以及裂縫分析部件，可按原次序組合所述多個圖像子體，并可基于已識別的裂縫進行裂縫信息分析。

可通過CT掃描獲得巖石內部的多個投影圖像，然后基于這些投影圖像得到巖石內部的三維圖像。

識別每個圖像子體中的裂縫時，可基于孔隙的形狀特征(例如縱橫比)等來識別其中哪些孔隙可構成裂縫?？紫犊膳c像素值在預定像素范圍內的像素相對應。

按原次序組合(例如，拼接)多個圖像子體后，可根據一定的準則進行裂縫合并。例如，將已識別的裂縫中延伸方向一致并且連接在一起的多條裂縫重新識別為一條裂縫。還可基于重新識別后的裂縫進一步得到預定義方向上的裂縫密度等信息。

通過上述技術方案，可將巖石內部的三維圖像分為多個圖像子體，逐個分析每個子體的裂縫情況，然后對組合后的整個三維圖像進行進一步的裂縫分析，以得到準確全面的巖石內部的裂縫信息。特別地，在本公開中，可以通過對巖石進行CT掃描得到多個投影圖像，并基于這些投影圖像進行圖像重構以得到能反映巖石內部情況的三維圖像。

附圖說明

通過結合附圖對本公開示例性實施方式進行更詳細的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實施方式中，相同的參考標號通常代表相同部件。

圖1示出了適于用來實現本公開實施方式的示例性計算機系統/服務器12的框圖。

圖2是根據本公開的一個實施例的用于獲取巖石裂縫信息的方法的流程圖。

圖3是根據本公開的一個實施例得到的巖石內部的三維圖像的不同方向 的截圖。

圖4是根據本公開的一個實施例的用于獲取巖石裂縫信息的裝置的示意圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的優(yōu)選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。

圖1示出了適于用來實現本公開實施方式的示例性計算機系統/服務器12的框圖。圖2顯示的計算機系統/服務器12僅僅是一個示例，不應對本公開實施例的功能和使用范圍帶來任何限制。

如圖2所示，計算機系統/服務器12以通用計算設備的形式表現。計算機系統/服務器12的組件可以包括但不限于：一個或者多個處理器或者處理單元16，系統存儲器28，連接不同系統組件(包括系統存儲器28和處理單元16)的總線18。

總線18表示幾類總線結構中的一種或多種，包括存儲器總線或者存儲器控制器，外圍總線，圖形加速端口，處理器或者使用多種總線結構中的任意總線結構的局域總線。舉例來說，這些體系結構包括但不限于工業(yè)標準體系結構(ISA)總線，微通道體系結構(MAC)總線，增強型ISA總線、視頻電子標準協會(VESA)局域總線以及外圍組件互連(PCI)總線。

計算機系統/服務器12典型地包括多種計算機系統可讀介質。這些介質可以是任何能夠被計算機系統/服務器12訪問的可用介質，包括易失性和非易失性介質，可移動的和不可移動的介質。

系統存儲器28可以包括易失性存儲器形式的計算機系統可讀介質，例如隨機存取存儲器(RAM)30和/或高速緩存存儲器32。計算機系統/服務器12 可以進一步包括其它可移動/不可移動的、易失性/非易失性計算機系統存儲介質。僅作為舉例，存儲系統34可以用于讀寫不可移動的、非易失性磁介質(圖2未顯示，通常稱為“硬盤驅動器”)。盡管圖2中未示出，可以提供用于對可移動非易失性磁盤(例如“軟盤”)讀寫的磁盤驅動器，以及對可移動非易失性光盤(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介質)讀寫的光盤驅動器。在這些情況下，每個驅動器可以通過一個或者多個數據介質接口與總線18相連。存儲器28可以包括至少一個程序產品，該程序產品具有一組(例如至少一個)程序模塊，這些程序模塊被配置以執(zhí)行本公開各實施例的功能。

具有一組(至少一個)程序模塊42的程序/實用工具40，可以存儲在例如存儲器28中，這樣的程序模塊42包括——但不限于——操作系統、一個或者多個應用程序、其它程序模塊以及程序數據，這些示例中的每一個或某種組合中可能包括網絡環(huán)境的實現。程序模塊42通常執(zhí)行本公開所描述的實施例中的功能和/或方法。

計算機系統/服務器12也可以與一個或多個外部設備14(例如鍵盤、指向設備、顯示器24等)通信，還可與一個或者多個使得用戶能與該計算機系統/服務器12交互的設備通信，和/或與使得該計算機系統/服務器12能與一個或多個其它計算設備進行通信的任何設備(例如網卡，調制解調器等等)通信。這種通信可以通過輸入/輸出(I/O)接口22進行。并且，計算機系統/服務器12還可以通過網絡適配器20與一個或者多個網絡(例如局域網(LAN)，廣域網(WAN)和/或公共網絡，例如因特網)通信。如圖所示，網絡適配器20通過總線18與計算機系統/服務器12的其它模塊通信。應當明白，盡管圖2中未示出，可以結合計算機系統/服務器12使用其它硬件和/或軟件模塊，包括但不限于：微代碼、設備驅動器、冗余處理單元、外部磁盤驅動陣列、RAID系統、磁帶驅動器以及數據備份存儲系統等。

本公開公開了一種可用于獲取巖石裂縫信息的方法。該方法可包括：可 獲取巖石內部的三維圖像；可將所述三維圖像按照預定方向劃分為多個圖像子體；可識別所述多個圖像子體中每個圖像子體中的裂縫；以及可按原次序組合所述多個圖像子體，并可基于已識別的裂縫進行裂縫信息分析。

實施例1

圖2是根據本公開的一個實施例的用于獲取巖石裂縫信息的方法的流程圖。在該實施例中，該方法可包括以下步驟：

步驟S201，可獲取巖石內部的三維圖像。

例如，可對巖石進行CT掃描以得到巖石內部的多個投影圖像，然后基于該多個投影圖像進行三維重構，以得到巖石內部的三維圖像。

通過CT掃描可在對巖石無損的情況下測量巖石內部的斷面以得到投影圖像，投影圖像中的像素值可反映斷面材質的密度分布等信息?？蓪⑦@些投影圖像導入已有的CT三維圖像重構軟件(例如VGstudio)等，以得到巖石內部的三維圖像。直接得到的三維圖像可以是三維灰度圖像，可根據需求將其轉換為三維二值圖像。

本領域技術人員也可以通過已知或將獲知的任意技術手段來獲取巖石內部的三維圖像。

步驟S202，將獲取的三維圖像劃分為多個圖像子體。

發(fā)明人經過研究發(fā)現，如果一開始直接將獲取的整個三維圖像作為對象進行裂縫識別，則需要處理大量的冗余數據，最終的結果會受到非常多的干擾數據的影響，計算量龐大且影響準確性。因此，發(fā)明人將獲取的三維圖像劃分為多個圖像子體并分別對其進行初始處理，可大大提高計算效率，還可提高計算準確度。

例如，可按照預定方向(例如垂直于巖石樣品地面的方向)將獲取的三維圖像劃分為多個圖像子體。

步驟S203，可識別多個圖像子體中每個圖像子體中的裂縫。

例如，可基于圖像子體中的孔隙的縱橫比來識別裂縫，例如，可將縱橫 比大于預定縱橫比閾值的孔隙識別為裂縫?？v橫比指孔隙的長度和寬度之比，通常從一定角度觀測時孔隙可被視為橢圓，這種情況下孔隙的“縱橫比”可指孔隙的長軸與孔隙短軸之比。

孔隙可與像素值在預定像素范圍內的像素相對應。例如，可設圖像中的背景像素的灰度值設置為標準像素(例如“0”)，將距離標準像素一定偏差范圍內的像素識別為孔隙。該預定像素范圍可以是根據經驗設置的，可以是從圖像中提取的，也可以是通過訓練得到的?？稍趧澐謭D像子體之前確定孔隙，也可在劃分圖像子體之后確定孔隙。

可基于三維灰度圖像確定孔隙，然后將三維灰度圖像轉換為“孔隙”和“非孔隙”(或“巖石骨架”)的三維二值圖像，以及在該三維二值圖像的基礎上基于孔隙的形狀特征(例如縱橫比)來識別裂縫。

根據需要，可僅識別延伸方向在某個或某些方向上的裂縫，和/或可修改上述預定縱橫比閾值來調整裂縫的判斷標準。

本領域技術人員也可以通過已知或將獲知的任意技術手段來識別每個圖像子體中的裂縫。

步驟S204，可按原次序組合(例如拼接)劃分后得到的多個圖像子體，并可基于已識別的裂縫進行裂縫信息分析。

多個圖像子體組合在一起后，可對裂縫進行重新識別。例如，可將已識別的裂縫中延伸方向一致并且連接在一起的裂縫重新識別為一條裂縫?？蓪⒅匦伦R別后的裂縫應用于后續(xù)的裂縫信息分析和巖石數值建模等。根據需要，可僅關注以某些延伸方向排布的裂縫，例如平行于層理方向、垂直于層理方向和與層理方向呈45°角方向等方向。

進一步地，可得到整個三維圖像中在預定義方向上的裂縫密度等信息。例如，可先得到沿該方向排布的裂縫數量，用該裂縫數量除以巖石沿該方向的長度以得到裂縫密度。此外，本領域技術人員可以理解的是，根據本公開，同樣可得到諸如裂縫長度、裂縫體積等多種裂縫信息。

下面給出了根據本實施例獲取巖石裂縫信息的一個具體的示例。該示例僅用于對本公開進行示例性說明，并且不以任何方式限制本公開的保護范圍。本示例中，選擇的樣品為圓柱狀煤巖樣品，高8.75cm，直徑4.96cm。在phoenix v|tome|max型工業(yè)CT儀上對樣品進行X射線掃描。掃描參數如下：

掃描電壓：140KV；掃描電流：140μA；

精度：27μm；

掃描時間：120min。

實驗得到的數據被輸入VGStudio軟件以進行三維圖像重構，以得到整個樣品的微觀特征。圖3示出了本示例中得到的三維圖像沿不同方向的截圖。

在VGStudio軟件中，將圖像背景灰度值設為標準像素(例如“0”)，同時從圖3(a)中提取樣品內部裂縫的灰度值(例如“52”)，將用于確定孔隙的預定像素范圍設置為0-52。提取三維圖像中符合該預定像素范圍的像素點作為孔隙。然后將三維圖像分為多個圖像子體，識別每個圖像子體中的裂縫，再按原次序組合這些圖像子體，并將已識別的位于不同圖像子體中的延伸方向一致并且連接在一起的裂縫重新識別為一條裂縫。對裂縫進行初步分析后，得到如表1的數據：

表1：裂縫統計表

表1中示出了在平行于層理方向和垂直于層理方向上的裂縫統計。根據統計結果，沿層理方向的裂縫有16條，其裂縫密度約為1.83條/厘米；垂直層理方向的裂縫有19條，其裂縫密度約為3.83條/厘米。

本公開還公開了一種用于獲取巖石裂縫信息的裝置，該裝置可包括：三維圖像獲取部件，可用于獲取巖石內部的三維圖像；圖像劃分部件，可用于將所述三維圖像劃分為多個圖像子體；子體裂縫識別部件，可識別所述多個圖像子體中每個圖像子體中的裂縫；以及裂縫分析部件，可按原次序組合所述多個圖像子體，并可基于已識別的裂縫進行裂縫信息分析。

實施例2

圖4是根據本公開的一個實施例的用于獲取巖石裂縫信息的裝置的示意圖。根據該實施例的裝置包括三維圖像獲取部件401、圖像劃分部件402、子體裂縫識別部件403以及裂縫分析部件404。

三維圖像獲取部件401可獲取巖石內部的三維圖像。例如，三維圖像獲取 部件401可基于由CT掃描得到的巖石內部的多個投影圖像進行三維重構，以得到巖石內部的三維圖像。

圖像劃分部件402可將所述三維圖像劃分(例如，按照預定方向)為多個圖像子體。

子體裂縫識別部件403可識別每個圖像子體中的裂縫。例如，子體裂縫識別部件403可基于圖像子體中的孔隙的縱橫比來識別裂縫。例如，孔隙可與像素值在預定像素范圍內的像素相對應。

裂縫分析部件404可按原次序組合所述多個圖像子體，并可基于已識別的裂縫進行裂縫信息分析。例如，裂縫分析部件404可將已識別的裂縫中的延伸方向一致并且連接在一起的裂縫重新識別為一條裂縫。然后，例如，裂縫分析部件404可基于重新識別后的裂縫得到在預定義方向上的裂縫數量、體積、長度以及裂縫密度等信息。

本公開可以是方法、裝置和/或計算機程序產品。計算機程序產品可以包括計算機可讀存儲介質，其上載有用于使處理器實現本公開的各個方面的計算機可讀程序指令。

計算機可讀存儲介質可以是可以保持和存儲由指令執(zhí)行設備使用的指令的有形設備。計算機可讀存儲介質例如可以是――但不限于――電存儲設備、磁存儲設備、光存儲設備、電磁存儲設備、半導體存儲設備或者上述的任意合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉的列表)包括：便攜式計算機盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦式可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)、便攜式壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、數字多功能盤(DVD)、記憶棒、軟盤、機械編碼設備、例如其上存儲有指令的打孔卡或凹槽內凸起結構、以及上述的任意合適的組合。這里所使用的計算機可讀存儲介質不被解釋為瞬時信號本身，諸如無線電波或者其他自由傳播的電磁波、通過波導或其他傳輸媒介傳播的 電磁波(例如，通過光纖電纜的光脈沖)、或者通過電線傳輸的電信號。

這里所描述的計算機可讀程序指令可以從計算機可讀存儲介質下載到各個計算/處理設備，或者通過網絡、例如因特網、局域網、廣域網和/或無線網下載到外部計算機或外部存儲設備。網絡可以包括銅傳輸電纜、光纖傳輸、無線傳輸、路由器、防火墻、交換機、網關計算機和/或邊緣服務器。每個計算/處理設備中的網絡適配卡或者網絡接口從網絡接收計算機可讀程序指令，并轉發(fā)該計算機可讀程序指令，以供存儲在各個計算/處理設備中的計算機可讀存儲介質中。

用于執(zhí)行本公開操作的計算機程序指令可以是匯編指令、指令集架構(ISA)指令、機器指令、機器相關指令、微代碼、固件指令、狀態(tài)設置數據、或者以一種或多種編程語言的任意組合編寫的源代碼或目標代碼，所述編程語言包括面向對象的編程語言—諸如Smalltalk、C++等，以及常規(guī)的過程式編程語言—諸如“C”語言或類似的編程語言。計算機可讀程序指令可以完全地在用戶計算機上執(zhí)行、部分地在用戶計算機上執(zhí)行、作為一個獨立的軟件包執(zhí)行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執(zhí)行、或者完全在遠程計算機或服務器上執(zhí)行。在涉及遠程計算機的情形中，遠程計算機可以通過任意種類的網絡—包括局域網(LAN)或廣域網(WAN)—連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利用因特網服務提供商來通過因特網連接)。在一些實施例中，通過利用計算機可讀程序指令的狀態(tài)信息來個性化定制電子電路，例如可編程邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA)或可編程邏輯陣列(PLA)，該電子電路可以執(zhí)行計算機可讀程序指令，從而實現本公開的各個方面。

這里參照根據本公開實施例的方法、裝置(系統)和計算機程序產品的流程圖和/或框圖描述了本公開的各個方面。應當理解，流程圖和/或框圖的每個方框以及流程圖和/或框圖中各方框的組合，都可以由計算機可讀程序指令實現。

這些計算機可讀程序指令可以提供給通用計算機、專用計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器，從而生產出一種機器，使得這些指令在通過計算機或其它可編程數據處理裝置的處理器執(zhí)行時，產生了實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的裝置。也可以把這些計算機可讀程序指令存儲在計算機可讀存儲介質中，這些指令使得計算機、可編程數據處理裝置和/或其他設備以特定方式工作，從而，存儲有指令的計算機可讀介質則包括一個制造品，其包括實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作的各個方面的指令。

也可以把計算機可讀程序指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其它設備上執(zhí)行一系列操作步驟，以產生計算機實現的過程，從而使得在計算機、其它可編程數據處理裝置、或其它設備上執(zhí)行的指令實現流程圖和/或框圖中的一個或多個方框中規(guī)定的功能/動作。

附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本公開的多個實施例的系統、方法和計算機程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或指令的一部分，所述模塊、程序段或指令的一部分包含一個或多個用于實現規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。在有些作為替換的實現中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框實際上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動作的專用的基于硬件的系統來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。

以上已經描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各實施例。在不偏離所說明的各實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯 而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的技術改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各實施例。