一种匹配矿物分析图像与扫描电镜图像的方法与流程

本发明涉及地质开发领域，具体说涉及一种匹配矿物分析图像与扫描电镜图像的方法。

背景技术：

在当前的地质开发领域，矿物扫描电镜以及背散射电子扫描电镜是两种常用的图获取设备。

背散射电子扫描电镜主要用于生成扫描电镜图像，其可用于区分岩石骨架、孔隙、喉道，分析矿物成分并进行矿物分类等。这种扫描电镜的特点是像素高，分辨率高，成像范围大。

矿物扫描电镜主要用于生成quem-scan矿物分析图像。其能够得到岩石矿物的分布形态、矿物的定量分布、元素的定量分布。与背散射扫描电镜相比，矿物扫描图的像素低，每个像素点可达0.25微米，扫描图中的矿物用不同颜色标识。

当前，在实际使用过程中，扫描电镜图像与矿物分析图像在研究矿物时需对照使用。也就是说，针对同一研究对象分别使用矿物扫描电镜以及背散射电子扫描电镜生成矿物分析图像与扫描电镜图像。这就使得在研究过程中需要对同一研究对象的矿物分析图像与扫描电镜图像进行匹配。在匹配过程中，由于两种图是对同一事物的不同方式成像，匹配难度大，只能通过肉眼观察找出矿物颗粒的对应位置，费时费力，造成了人力及时间的浪费，而且难以对准。

技术实现要素：

本发明提供了一种匹配矿物分析图像与扫描电镜图像的方法，所述方法包括：

查找所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像中的相似孔；

调整所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像，使得所述相似孔对应匹配，从而实现所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像的匹配。

在一实施例中，查找所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像中的相似孔，其中：

分别在所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像中计算出孔的外接凸多边形；

查找相似的外接凸多边形从而确定所述相似孔。

在一实施例中，分别在所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像中计算出孔的外接凸多边形，其中，采用凸包算法计算出孔的外接凸多边形。

在一实施例中，查找相似的外接凸多边形从而确定所述相似孔，其中，对比两个图中孔的外接凸多边形的边数以及夹角，当所述边数以及夹角一致时两个外接凸多边形相似。

在一实施例中，首先对比两个图中孔的外接凸多边形的边数，在边数一致的基础上，再对比两个图中孔的外接凸多边形的夹角。

在一实施例中，调整所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像，使得所述相似孔匹配对应，其中，调整所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像的比例尺，使得所述相似孔大小一致。

在一实施例中，调整所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像，使得所述相似孔匹配对应，其中，调整所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像的角度，使得所述相似孔各个边方向一致。

在一实施例中，所述方法还包括：

根据相似孔的对应匹配关系将匹配的所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像叠合。

在一实施例中，根据相似孔的对应匹配关系将匹配的所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像叠合，其中：

定位调整好的所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像中的相似孔；

叠合调整好的所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像，使得所述相似孔的位置完全重叠。

在一实施例中，从多对相似孔中筛选出形状大小特征最为清晰的一对相似孔，基于筛选出的相似孔调整所述矿物分析图像与所述扫描电镜图像。

与现有技术相比，根据本发明的方法匹配准确度高、匹配迅速。进一步的，根据本发明的方法可以自动实现矿物分析图像与扫描电镜图像的匹配，大大降低了研究人员的工作量。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1和图2分别是根据本发明不同实施例的方法流程图；

图3是根据本发明一实施例的扫描电镜图像；

图4是根据本发明一实施例的矿物分析图像；

图5是根据本发明一实施例的匹配叠合图像。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

当前，在实际使用过程中，扫描电镜图像与矿物分析图像在研究矿物时需对照使用。也就是说，针对同一研究对象分别使用矿物扫描电镜以及背散射电子扫描电镜生成矿物分析图像与扫描电镜图像。这就使得在研究过程中需要对同一研究对象的矿物分析图像与扫描电镜图像进行匹配。在匹配过程中，由于两种图是对同一事物的不同方式成像，匹配难度大，只能通过肉眼观察找出矿物颗粒的对应位置，费时费力，造成了人力及时间的浪费，而且难以对准。

为了简单方便的实现矿物分析图像与扫描电镜图像的匹配，本发明提出了一种匹配矿物分析图像与扫描电镜图像的方法。

发明人首先分析了现有匹配环节存在的难点：

(1)由于样品移动或设备更换导致两个图中矿物颗粒位置不确定；

(2)由于样品移动或设备更换导致两个图存在旋转问题，角度很难一致，存在差异；

(3)由于扫描精度不同，两个图的比例尺通常不一致。

基于上述分析，想要实现矿物分析图像与扫描电镜图像的匹配需要在两种图间找到一种共有的、易识别的对比参照物。因此发明人继续分析两种成像方式的细节表现。

在矿物分析图像与扫描电镜图像中，矿物成分在不同的成像方式中会有不同的颜色、明暗度等表现形式，即使是相同的研究对象，最终呈现的图效果也不会完全相同。然而矿物结构中的空则不同，由于是空洞，因此在矿物分析图像与扫描电镜图像中，相同的孔的最终成像结果是基本一致的，尤其的，在不同的成像方式中，孔的形状和位置的识别是相对容易的。

因此，本发明选取矿物结构中的孔作为对比参照物。接下来结合附图详细描述本发明的实施例的方法的实施过程。附图的流程图中示出的步骤可以在包含诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。虽然在流程图中示出了各步骤的逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图1所示，在本发明一实施例中，首先查找矿物分析图像与扫描电镜图像中的相似孔(步骤s110)；然后调整矿物分析图像与扫描电镜图像(步骤s120)，使得相似孔对应匹配，从而实现矿物分析图像与扫描电镜图像的匹配。

具体的，在本发明一实施例中，在步骤s110中，通过对孔的外接凸多边形的识别计算来查找相似孔。首先分别在矿物分析图像与扫描电镜图像中计算出孔的外接凸多边形；然后查找相似的外接凸多边形从而确定相似孔。

在查找相似的外接凸多边形的过程中，对比两个图中孔的外接凸多边形的边数以及夹角，当边数以及夹角一致时两个外接凸多边形相似。进一步的，为了减少边数以及夹角对比时的计算量，首先对比两个图中孔的外接凸多边形的边数，在边数一致的基础上，再对比两个图中孔的外接凸多边形的夹角。

在本发明一实施例中，采用凸包(graham)算法计算出孔的外接凸多边形。该算法的具体步骤如下：

(1)将各点排序，为保证形成圈，把第一个点p0再次放在点表的尾部；

(2)准备堆栈：建立堆栈s，栈指针设为t，将0、1、2三个点压入堆栈s；

(3)对于下一个点i，只要s[t-1]、s[t]、i不做左转就反复退栈；将i压入堆栈s；

(4)堆栈中的点即为所求凸包。

相似孔确定后就可以调整矿物分析图像与扫描电镜图像，使得相似孔匹配对应(步骤s120)。具体的，在本发明一实施例中，调整矿物分析图像与扫描电镜图像的比例尺，使得相似孔大小一致。即调整矿物分析图像与扫描电镜图像的比例尺，使得相似孔的外接凸多边形对应边长相同。

进一步的，还调整矿物分析图像与扫描电镜图像的角度，使得相似孔各个边方向一致。即旋转矿物分析图像和/或扫描电镜图像，使得相似孔的外接凸多边形对应边的方向相同。

进一步的，在本发明一实施例中，在完成矿物分析图像与扫描电镜图像调整后，还根据相似孔的对应匹配关系将匹配的矿物分析图像与扫描电镜图像叠合，从而获取更加直观的匹配结果。具体的，首先定位调整好的矿物分析图像与扫描电镜图像中的相似孔；然后叠合调整好的矿物分析图像与扫描电镜图像，使得相似孔的位置完全重叠。

进一步的，在实际应用中，针对同一研究对象，矿物分析图像与扫描电镜图像中会存在多个孔。也就是说，在查找相似孔时会得到多对相似孔结果。为了减少计算量，在本发明一实施例中，从多对相似孔中筛选出形状大小特征最为清晰的一对相似孔，基于筛选出的相似孔调整矿物分析图像与扫描电镜图像。进一步的，为了提高矿物分析图像与扫描电镜图像匹配结果的准确度，在本发明其他实施例中，也可以基于多对相似孔调整矿物分析图像与扫描电镜图像。

综合上述流程，本发明一实施例的方法流程如图2所示。首先计算矿物分析图像与扫描电镜图像中孔的外接凸多边形(步骤s210)；然后从计算获取的外接凸多边形中确定边数一致的外接凸多边形(步骤s220)；接着从边数一致的外接凸多边形中确定夹角一致的外接凸多边形从而确定相似外接凸多边形(相似孔)(步骤s230)。

基于相似外接凸多边形调整矿物分析图像和/或扫描电镜图像的比例尺，使得相似外接凸多边形对应边的边长一致(步骤s240)；旋转矿物分析图像和/或扫描电镜图像，使得相似外接凸多边形对应边的方向一致(步骤s250)；最后基于相似外接凸多边形的位置叠合图像，使得相似外接凸多边形完全重叠(步骤s260)。

与现有技术相比，根据本发明的方法匹配准确度高、匹配迅速。进一步的，根据本发明的方法可以自动实现矿物分析图像与扫描电镜图像的匹配，大大降低了研究人员的工作量。

接下来基于一具体应用实例来详细描述本发明一实施例的实施效果。针对某储层的扫描电镜图像如图3所示(一个像素点为10nm)，针对同一目标的矿物分析图像如图4所示(1个像素点为1um)。

分别在扫描电镜图像(图3)和矿物分析图像(图4)中计算出孔的外接凸多边形。其中，图3包含两个孔的外接凸多边形(a和b)；图4包含两个孔的外接凸多边形(c和d)。

对比两个图像中孔的外接凸多边形的边数，例如图3中，两个凸多边形(a和b)的边数都为5，图4中，两个凸多边形(c和d)的边数也都为5。

在孔外接凸多边形边数一致的基础上，对比两个图像中孔的外接凸多边形的夹角，夹角需按顺序依次相等，图3中凸多边形a各个夹角依次为128°、108°、99°、141°、64°，与图4中凸多边形c的夹角依次一致。因此，a与c为相似外接凸多边形。通过查找相似外接凸多边形，就可以可定位图像中对应孔的位置。

调整图像比例尺，使相似的外接凸多边形(a与c)对应边长相同；旋转图像角度，使相似的外接凸多边形(a与c)对应边方向相同。最后将调整完的扫描电镜图像和矿物分析图像叠合，最终叠合结果如图如图5所示。由图5可以看出，最终的扫描电镜图像和矿物分析图像的匹配结果符合需求。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。