一种页岩孔隙成像方法和装置的制造方法

一种页岩孔隙成像方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种页岩孔隙成像方法和装置，其中，该方法包括：对页岩样品进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数据；对投影数据进行去噪校正处理；利用X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于上述投影数据的干扰模型；对该干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空间域离散化算子方程；将去噪校正处理后的投影数据作为空间域离散化算子方程的输入数据，得出相位校正投影数据；利用滤波反投影算法对上述相位校正投影数据进行处理，得到页岩样品的图像。本发明采用空间域求解的方法，降低了相位信息的干扰，也表现出对噪音的抵抗效果，能够对页岩样品的纳米级孔喉、毫米?微米级孔裂隙进行较为精细的刻画。
【专利说明】
-种页岩孔隙成像方法和装置
技术领域
[0001] 本发明设及地球物理探测技术领域，具体而言，设及一种页岩孔隙成像方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 近年来，页岩由于储集丰富的油气资源而受到了广泛关注，页岩油气储集孔隙结 构复杂多样，W纳米级孔喉系统为主，因此如能实现页岩的微纳尺度成像，将对研究油气赋 存状态、运移方式等地质问题有重大意义。传统的方法很难无损的实现页岩的微纳孔裂隙 研究，即使是用X射线扫描也存在分辨率不够，信噪比低，弱吸收物体难W成像等困难，而且 当物体与检测器有一定距离时，会存在严重的相位干扰问题。第=代同步福射光的引入将 在光源层面为提高分辨率提供硬件上的可能，在样品尺度缩小后随之而来的问题是如何处 理相位所含的信息，常用的方法有同轴相位衬度成像化ee，2015)，基于光栅干设的相位衬 度成像(Nesterets ,2008)，基于检偏器的相位衬度成像(Bravin，2003)等。
[0003] 经专利检索及国内外文献调研，发现目前利用相位信息对页岩孔隙X射线投影数 据进行处理的方法多采用频率域的滤波方法，该方法通过滤波函数消除相位影响，存在成 像分辨率有限，且容易受局部值干扰，导致结果不稳定等问题，很难精确地实现页岩的微纳 孔裂隙研究。
[0004] 针对上述采用频率域滤波方法进行页岩孔隙成像的方式，成像分辨率有限，且容 易受局部值干扰导致结果不稳定的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

【发明内容】

[0005] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种页岩孔隙成像方法和装置，W提高 成像分辨率，降低相位信息的干扰，并减小相对误差。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种页岩孔隙成像方法，该方法包括:对页岩样品 进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数据;对投影数据进行去噪校正处理;利用X射线的 光强和光强传播方程TIE构造相位对于投影数据的干扰模型；对该干扰模型进行基于空间 域的离散化处理，得到空间域离散化算子方程;将去噪校正处理后的投影数据作为空间域 离散化算子方程的输入数据，得出相位校正投影数据，其中，相位校正投影数据为不含相位 信息的所述投影数据;利用滤波反投影算法对相位校正投影数据进行处理，得到页岩样品 的图像。
[0007] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，利 用X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于投影数据的干扰模型包括:根据X射线的 光强及页岩样品的先验信息选定相位移动吸收比，其中，该先验信息包括页岩样品主要成 分的线性吸收系数和吸收边信息;对相位移动吸收比做单一性假设，得到干扰模型，其中， 该干扰模型为W投影厚度为自变量的TIE连续方程，表示为：
[000引
[0009] ?为X射线透过页岩样品后剩余光强，其中，该剩余光强用检测器记录，P哨X射线 的入射光强，d为页岩样品与检测器之间的距离，S为页岩样品的相位因子，17为拉普拉斯算 子，y是页岩样品的线性吸收系数，T(r)表示页岩样品的投影厚度。
[0010] 结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种 可能的实施方式，其中，利用X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于投影数据的干 扰模型还巧巧：
[0011]
该干扰模型在实验室有噪声的条 件下通过所述检测器记录的所述剩余光强得到的观测数据表示为：
[0012]
[0013] 其中error为实验室噪声。
[0014] 结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第=种 可能的实施方式，其中，对该干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空间域离散化算 子方程包括：
[0015] 对
的二阶差分算子F2,在空间域采用周围五点进行加权表 达，得出该二阶差分算子的空间域离散化表达形式：
[0016]
[0017] 其中，i，j表示不同方向的网格点；
[0018] 将干扰模型中的二阶差分算子172设置成该二阶差分算子的空间域离散化表达形 式，得出干扰模型的空间域离散化算子A。
[0019] 结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种 可能的实施方式，其中，将去噪校正处理后的投影数据作为空间域离散化算子方程的输入 数据，得出相位校正投影数据包括:利用正则化方法，建立吉洪诺夫正则化模型，采用迭代 方法求解该空间域离散化算子方程，其中，吉洪诺夫正则化模型表示为：
[0020]
[0021] 其中，min表示最小化，ja[/, 为目标函数，f为相位校正投影数据，U表示含有相 位信息的投影数据，数学符号：二表示定义，A表示根据该干扰模型得出的空间域离散化算 子，a为正则化因子(0〉0)，11'11'^表示12范数。
[0022] 第二方面，本发明实施例还提供一种页岩空隙成像装置，该装置包括:投影数据获 取模块，用于对页岩样品进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数据;去噪处理模块，用于 对投影数据进行去噪校正处理;干扰模型构建模块，用于利用X射线的光强和光强传播方程 TIE构造相位对于所述投影数据的干扰模型；离散化处理模块，用于对干扰模型进行基于空 间域的离散化处理，得到空间域离散化算子方程;方程求解模块，用于将去噪校正处理后的 投影数据作为空间域离散化算子方程的输入数据，得出相位校正投影数据，其中，该相位校 正投影数据为不含相位信息的投影数据;结果显示模块，用于利用滤波反投影算法对相位 校正投影数据进行处理，得到页岩样品的图像。
[0023] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，干 扰模型构建模块包括:选定相位移动吸收比单元，用于根据X射线的光强及页岩样品的先验 信息选定相位移动吸收比，其中，该先验信息包括页岩样品主要成分的线性吸收系数和吸 收边信息;干扰模型表征单元，用于对相位移动吸收比做单一性假设，得到干扰模型，其中， 该干扰模型为W投影厚度为自变量的TIE连续方程，表示为：
[0024]
[00巧]培为X射线透过所述页岩样品后剩余光强，其中，该剩余光强用检测器记录，pn为X 射线的入射光强，d为页岩样品与检测器之间的距离，S为页岩样品的相位因子，17为拉普拉 斯算子，y是页岩样品的线性吸收系数，T(r)表示页岩样品的投影厚度。
[0026] 结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种 可能的实施方式，其中，该干扰模型构建模块还包括:噪声干扰模型表征单元，用于表征实 验室有噪声情况下的干扰模型，令
该干扰模型 在实验室有噪声的条件下通过检测器记录剩余光强得到的观测数据表示为：
[0027]
[0028] 其中error为实验室噪声。
[0029] 结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第=种 可能的实施方式，其中，离散化处理模块包括:二阶差分算子离散化单元，用于对二阶差分 算子进行离散化，X、
I的二阶差分算子^72:，在空间域采用周围五点进行 加权表达，得出二阶差分算子的空间域离散化表达形式：
[0030]
[0031] 其中，i，j表示不同方向的网格点；
[0032] 结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第四种 可能的实施方式，其中，方程求解模块包括:正则化单元，用于利用正则化方法，建立吉洪诺 夫正则化模型，采用迭代方法求解空间域离散化算子方程，其中该吉洪诺夫正则化模型表 示为：
[0033]
[0034] 其中，min表示最小化，刀"化切为目标函数，f为相位校正投影数据，U表示含有相 位信息的投影数据，数学符号：二表示定义，A表示根据干扰模型得出的所述空间域离散化 算子，a为正则化因子(〇〉0)，IMI:|表示b范数。
[0035] 本发明实施例提供的页岩孔隙成像的方法和装置，利用X射线对页岩样品进行扫 描，得到X射线扫描的投影数据，构造相位对于投影数据的干扰模型，对该干扰模型进行基 于空间域的离散化处理，得到空间域离散化算子方程，用正则化方法求解，得出相位校正投 影数据，利用滤波反投影算法根据相位校正投影数据得到基于空间域的页岩孔隙的图像。 运种采用空间域求解的方法对页岩孔隙进行成像的研究，在提高成像分辨率的同时，降低 了相位信息的干扰，并减小相对误差，也表现出对噪音的抵抗效果，从而更容易识别与页岩 气储层空间连通性有关的小尺度孔隙，能够对页岩样品的纳米级孔喉、毫米-微米级孔隙进 行较为精细的刻画。
[0036] 进一步，本发明实施例提供的页岩孔隙成像方法和装置，建立基于空间域的求解 模型利用迭代吉洪诺夫正则化方法求解，得到较稳定、较高分辨率下的成像结果。与一般的 基于频率域的成像方法相比，运种方法已在数值实验中发现具有较小的相对误差，成像结 果在细节上不受周边像素值影响等优势。同时与空间域的直解法相比，吉洪诺夫迭代正则 化方法对于噪声的抵御有明显的优势，可有效减少多解性。
[0037] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍，应当理解，W下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对 范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运 些附图获得其他相关的附图。
[0039] 图1示出了本发明实施例所提供的一种页岩孔隙成像方法的流程图；
[0040] 图2示出了本发明实施例所提供的一种页岩空虚成像装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0041] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅 是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实 施例的组件可WW各种不同的配置来布置和设计。因此，W下对在附图中提供的本发明的 实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实 施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042] 考虑到相关技术中多集中在频率域通过滤波函数直接利用相位成像的方法，成像 分辨率有限，且容易受局部值干扰，导致结果不稳定的问题，本发明实施例提供了一种页岩 孔隙成像方法和装置，下面通过实施例进行描述。
[0043] 实施例1
[0044] 参见图1所示的页岩孔隙成像方法的流程图，该方法包括如下步骤：
[0045] 步骤S102,对页岩样品进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数据。
[0046] 上述对页岩样品进行X射线扫描的过程在实验室条件下进行，该X射线光源可W为 平行光源，对页岩样品进行扫描得到投影数据，其中，该投影数据包含页岩样品的相位信 息。
[0047] 步骤S104,对投影数据进行去噪校正处理。
[0048] 上述页岩样品的投影数据是在实验室条件下对页岩样品进行X射线扫描得到的包 含相位信息的投影数据，考虑到实验室条件下会产生噪声W及误差，包括由X射线光源带来 的亮暗场噪声、装置位置偏移W及一些无法预知的噪声，其中，对于亮暗场的噪声和由于装 置位置偏移带来的误差可W进行矫正。基于此，上述步骤S104可W包括:对投影数据进行去 除亮暗场噪声和装置位置偏移校正处理。
[0049] 步骤S106,利用X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于投影数据的干扰模 型。
[0050] 考虑到页岩样品的孔隙结构复杂多样，在具体操作中，先根据X射线的光强及页岩 样品的先验信息选定相位移动吸收比，其中，先验信息包括页岩样品主要成分的线性吸收 系数和吸收边信息，并对该相位移动吸收比做单一性假设，再根据X射线的光强和光强传播 方程TIE构造相位对于投影数据的干扰模型，表示为：
[0化1 ]
[0化2]上述墙为X射线透过页岩样品，光强衰减后的剩余光强，该剩余光强可W通过检测 器记录获知，pn为X射线的入射光强，d为页岩样品与检测器之间的距离，S为页岩样品的相 位因子，17为拉普拉斯算子，y是页岩样品的线性吸收系数，T(r)表示页岩样品的投影厚度。
[0053]令
并考虑到在实验室条件下的无法 预知的噪声影响，该干扰模型表示为：
[0化4]
[0055] 其中，error为实验室噪声，该噪声包括经步骤S104去噪校正处理后的无法预知的 噪声，Ue可通过上述检测器记录的X射线剩余光强得到。基于此，上述步骤S106可W包括:根 据X射线的光强及页岩样品的先验信息选定相位移动吸收比，其中，先验信息包括页岩样品 主要成分的线性吸收系数和吸收边信息，对相位移动吸收比做单一性假设，并考虑实验室 条件下的噪声影响得到干扰模型。
[0056] 步骤S108,对干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空间域离散化算子方 程。
[0化7] 上述步骤S106得到的干扰模型是一个连续的方程，包含二阶差分算子庐2,该算子 在连续方程中表示对函数求二阶导数。考虑到上述模型需要计算机进行求解，因此对该二 阶差分算子离散化处理，在空间域采用周围五点进行加权表达，得出该二阶差分算子的空 间域离散表达形式：
[0化引
[0化9]其中，i，j表示不同方向的网格点，搞
的二阶差分算子F2设 置成上述空间域离散化表达形式，得出空间域离散化算子A，在具体实施时，将该空间域离 散化算子A代入到二维或者=维空间域离散化算子方程中进行计算。上述将该干扰模型进 行的基于空间域的离散化处理，在成像过程中，使每个像素点对应的实际尺度可W达到 50nm，进而实现纳米尺度的页岩孔隙结构成像。
[0060] 步骤S110,将去噪校正处理后的投影数据作为空间域离散化算子方程的输入数 据，得出相位校正投影数据。
[0061] 将上述去噪校正处理后的投影数据输入到空间域离散化算子方程，利用计算机对 该空间域离散化算子方程进行求解，考虑到该求解过程的不适定性，用正则化方法进行求 解，建立吉洪诺夫正则化模型，采用迭代吉洪诺夫正则化方法完成计算过程，其中，该吉洪 诺夫正则化模型表示为：
[0062]
[0063] 其中，min表示最小化，ja[/,M]为目标函数，f为相位校正投影数据，U表示含有相 位信息的投影数据，数学符号：=表示定义，A表示根据所述干扰模型得出的所述空间域离 散化算子，a为正则化因子(〇〉0)，||'||^表示12范数。在具体实施过程中，该求解过程包括：
[0064] (1)、输入正则化参数a(a〉〇)，记录X射线总条数kmax，令k:=l，其中，该正则化参数 根据页岩样品的离散化程度和主要物质的先验信息来选取。
[00化](2)、若k〉kmax，跳至步骤(5);否则，设定i=0，
表示在有噪声情况下 第0次迭代的结果。
[0066] (3 )、利用高斯消去法执行
+1;其中，I为单位矩阵，矩阵A的转置，
[0067] 返回步骤（3)，直至
，其中，EO为终止参数，由用户给定，一 般设定e〇=l〇-3。
[0068] (4)、执行
i中尼贷代表经过i次迭代 的第k条射线投影，经过Wa为正则参数迭代后的相位恢复结果。然后返回步骤(2)。
[0069] (5)、输出最终数据fa,6。
[0070] 其中，上述最终数据fa,e为相位校正投影数据。基于此，上述步骤SllO可W包括:将 去噪处理后的投影数据作为空间域离散化算子方程的输入数据，采用正则化方法，建立吉 洪诺夫正则化模型，通过迭代吉洪诺夫正则化方法完成计算过程，得出相位校正投影数据。
[0071] 步骤S112,利用滤波反投影算法对相位校正投影数据进行处理，得到页岩样品的 图像。
[0072] 上述实施例1中的方法，利用X射线对页岩样品进行扫描，得到X射线扫描的投影数 据，构造相位对于投影数据的干扰模型，对该干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到 空间域离散化算子方程，用正则化方法求解，得出相位校正投影数据，利用滤波反投影算法 根据相位校正投影数据得到基于空间域的页岩孔隙的图像，运种采用空间域求解的方法对 页岩孔隙进行成像的研究，在提高成像分辨率的同时，降低了相位信息的干扰，并减小相对 误差，也表现出对噪音的抵抗效果，从而更容易识别与页岩气储层空间连通性有关的小尺 度孔隙，能够对页岩样品的纳米级孔喉、毫米-微米级孔隙进行较为精细的刻画。
[0073] 实施例2
[0074] 对应于上述实施例提供的方法，本发明实施例还提供了一种页岩空隙成像的装 置，参见图2，该装置包括W下模块：
[0075] 投影数据获取模块202,用于对页岩样品进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数 据，其中，该投影数据包含页岩样品的相位信息。
[0076] 去噪处理模块204,用于对投影数据进行去噪校正处理，可W去除亮暗场噪声和对 实验中装置的位置偏移进行校正。
[0077] 干扰模型构建模块206,用于利用X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于 投影数据的干扰模型，其中，该干扰模型为考虑实验室的条件下的噪声影响得到的干扰模 型。
[0078] 离散化处理模块208,用于对上述干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空 间域离散化算子方程，在具体实施时，考虑到上述模型需要计算机进行求解，因此对上述干 扰模型中的二阶差分算子离散化处理，在空间域采用周围五点进行加权表达，得出该二阶 差分算子的空间域离散表达形式。
[0079] 方程求解模块210,用于将去噪校正处理后的投影数据作为空间域离散化算子方 程的输入数据，得出相位校正投影数据，其中，该相位校正投影数据为不含相位信息的投影 数据;本实施例的空间域离散化算子方程，采用正则化方法求解，具体实施时，建立吉洪诺 夫正则化模型，通过迭代吉洪诺夫正则化方法完成计算过程，得出相位校正投影数据。
[0080] 结果显示模块212,用于利用滤波反投影算法对上述相位校正投影数据进行处理， 得到页岩样品的图像。
[0081] 上述装置，利用X射线对页岩样品进行扫描，得到X射线扫描的投影数据，构造相位 对于投影数据的干扰模型，对该干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空间域离散 化算子方程，用正则化方法求解，得出相位校正投影数据，利用滤波反投影算法根据相位校 正投影数据得到基于空间域的页岩孔隙的图像，运种采用空间域求解的方法对页岩孔隙进 行成像的研究，在提高成像分辨率的同时，降低了相位信息的干扰，并减小相对误差，也表 现出对噪音的抵抗效果，从而更容易识别与页岩气储层空间连通性有关的小尺度孔隙，能 够对页岩样品的纳米级孔喉、毫米-微米级孔裂隙进行较为精细的刻画。
[0082] 具体实现时，上述干扰模型构建模块206还包括W下单元：
[0083] 选定相位移动吸收比单元，用于根据X射线的光强及页岩样品的先验信息选定相 位移动吸收比，其中，先验信息包括页岩样品主要成分的线性吸收系数和吸收边信息；
[0084] 干扰模型表征单元，用于对相位移动吸收比做单一性假设，得到干扰模型，其中， 该干扰模型为W投影厚度为自变量的TIE连续方程，表示为：
[0085]
[0086] Jf为X射线透过页岩样品后剩余光强，其中，该剩余光强用检测器记录，pn为X射线 的入射光强，d为页岩样品与检测器之间的距离，S为页岩样品的相位因子，F为拉普拉斯算 子，y是页岩样品的线性吸收系数，T(r)表示页岩样品的投影厚度。
[0087] 噪声干扰模型表征单元，用于表征实验室有噪声情况下的干扰模型，令
该干扰模型在实验室有噪声的条件下通过检 测器记录的剩余光强得到的观测数据表示为：
[008引
[0089] 其中error为实验室噪声。
[0090] 具体实现时，上述离散化处理模块208还包括W下单元：
[0091] 二阶差分算子离散化单元，用于对二阶差分算子进行离散化，对
中的二阶差分算子F2,在空间域采用周围五点进行加权表达，得出二阶差分算子的空间域 离散化表达形式：
[0092]
[0093] 其中，i，j表示不同方向的网格点。
[0094] 具体实现时，上述方程求解模块210还包括W下单元：
[00M]正则化单元，用于利用正则化方法，建立吉洪诺夫正则化模型，采用迭代方法求解 空间域离散化算子方程，其中，该吉洪诺夫正则化模型表示为：
[0096]
[0097] 其中，min表示最小化，ja [/，M]为目标函数，f为相位校正投影数据，U表示含有相 位信息的投影数据，数学符号：二表示定义，A表示根据干扰模型得出的空间域离散化算子， 曰为正则化因子(〇〉0)，||.||?2表示12范数。
[0098] 本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相 同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
[0099] 上述实施例2中提供的页岩孔隙成像的装置，通过建立基于空间域的求解模型，并 利用迭代吉洪诺夫正则化方法求解，得到了较稳定、较高分辨率下的成像结果，能够对页岩 样品的纳米级孔喉、毫米-微米级孔隙进行较为精细的刻画。
[0100] 附图中的流程图和结构框图显示了根据本发明的多个实施例的方法、装置和计算 机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在运点上，流程图或框图中的每个方框可 W代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多 个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中 所标注的功能也可WW不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可 W基本并行地执行，它们有时也可W按相反的顺序执行，运依所设及的功能而定。也要注意 的是，框图和/或流程图中的每个方框、W及框图和/或流程图中的方框的组合，可W用执行 规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可W用专用硬件与计算机指令的 组合来实现。
[0101] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所掲露方法和装置，可W通过其它 的方式实现。W上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一 种逻辑功能划分，实际实现时可W有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可W结合或 者可W集成到另一个系统，或一些特征可W忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互 之间的禪合或直接禪合或通信连接可W是通过一些通信接口，装置或单元的间接禪合或通 信连接，可W是电性，机械或其它的形式。
[0102] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可W集成在一个处理单元中，也可W 是各个单元单独物理存在，也可W两个或两个W上单元集成在一个单元中。
[0103] 所述功能如果W软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可W 存储在一个计算机可读取存储介质中。基于运样的理解，本发明的技术方案本质上或者说 对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可WW软件产品的形式体现出来，该计 算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用W使得一台计算机设备(可W是个 人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memo巧）、随机存取存 储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可W存储程序代码的介质。
[0104] W上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明掲露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述W权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1. 一种页岩孔隙成像方法，其特征在于，包括： 对页岩样品进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数据； 对所述投影数据进行去噪校正处理； 利用所述X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于所述投影数据的干扰模型； 对所述干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空间域离散化算子方程； 将去噪校正处理后的投影数据作为所述空间域离散化算子方程的输入数据，得出相位 校正投影数据，其中，所述相位校正投影数据为不含相位信息的所述投影数据； 利用滤波反投影算法对所述相位校正投影数据进行处理，得到所述页岩样品的图像。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述X射线的光强和光强传播方程TIE 构造相位对于所述投影数据的干扰模型包括： 根据所述X射线的光强及所述页岩样品的先验信息选定相位移动吸收比，其中，所述先 验信息包括所述页岩样品主要成分的线性吸收系数和吸收边信息； 对所述相位移动吸收比做单一性假设，得到所述干扰模型，其中，所述干扰模型为以投 影厚度为自变量的TIE连续方程，表示为：/|为所述X射线透过所述页岩样品后剩余光强，其中，所述剩余光强用检测器记录，rn 为所述X射线的入射光强，d为所述页岩样品与所述检测器之间的距离，δ为所述页岩样品的 相位因子，17为拉普拉斯算子，y是所述页岩样品的线性吸收系数，T(r)表示所述页岩样品 的投影厚度。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述X射线的光强和光强传播方程TIE 构造相位对于所述投影数据的干扰模型还包括：|所述干扰模型在实验室有噪声 的条件下通过所述检测器记录的所述剩余光强得到的观测数据表示为：其中error为实验室噪声。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述干扰模型进行基于空间域的离散化 处理，得到空间域离散化算子方程包括： %=的二阶差分算子F2,在空间域采用周围五点进行加权表达，得 出所述二阶差分算子的空间域离散化表达形式：其中，i，j表示不同方向的网格点； 将所述干扰模型中的二阶差分算子!72设置成所述二阶差分算子的空间域离散化表达 形式，得出所述干扰模型的空间域离散化算子A。5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将去噪校正处理后的投影数据作为所述空 间域离散化算子方程的输入数据，得出相位校正投影数据包括： 利用正则化方法，建立吉洪诺夫正则化模型，采用迭代方法求解所述空间域离散化算 子方程，其中，所述吉洪诺夫正则化模型表示为：其中，min表示最小化，为目标函数，f为相位校正投影数据，u表示含有相位信 息的投影数据，数学符号：=表示定义，A表示根据所述干扰模型得出的所述空间域离散化 算子，α为正则化因子(α>0)，||·|1? 2表示12范数。6. -种页岩孔隙成像装置，其特征在于，包括： 投影数据获取模块，用于对页岩样品进行X射线扫描，得到X射线扫描的投影数据； 去噪处理模块，用于对所述投影数据进行去噪校正处理； 干扰模型构建模块，用于利用所述X射线的光强和光强传播方程TIE构造相位对于所述 投影数据的干扰模型； 离散化处理模块，用于对所述干扰模型进行基于空间域的离散化处理，得到空间域离 散化算子方程； 方程求解模块，用于将去噪校正处理后的投影数据作为所述空间域离散化算子方程的 输入数据，得出相位校正投影数据，其中，所述相位校正投影数据为不含相位信息的所述投 影数据； 结果显示模块，用于利用滤波反投影算法对所述相位校正投影数据进行处理，得到所 述页岩样品的图像。7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述干扰模型构建模块包括： 选定相位移动吸收比单元，用于根据所述X射线的光强及所述页岩样品的先验信息选 定相位移动吸收比，其中，所述先验信息包括所述页岩样品主要成分的线性吸收系数和吸 收边信息； 干扰模型表征单元，用于对所述相位移动吸收比做单一性假设，得到所述干扰模型，其 中，所述干扰模型为以投影厚度为自变量的TIE连续方程，表示为：g为所述X射线透过所述页岩样品后剩余光强，其中，所述剩余光强用检测器记录，Ιιη 为所述X射线的入射光强，d为所述页岩样品与所述检测器之间的距离，δ为所述页岩样品的 相位因子，Ρ为拉普拉斯算子，μ是所述页岩样品的线性吸收系数，T(r)表示所述页岩样品 的投影厚度。8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述干扰模型构建模块还包括： 噪声干扰模型表征单元，用于表征实验室有噪声情况下的所述干扰模型，令，所述干扰模型在实验室有噪声的条件下通 过所述检测器记录的所述剩余光强得到的观测数据表示为：其中error为实验室噪声。9. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述离散化处理模块包括： 二阶差分算子离散化单元，用于对所述二阶差分算子进行离散化，对中的二阶差分算子F2,在空间域采用周围五点进行加权表达，得出所述二阶差分算子的空 间域离散化表达形式：其中，i，j表示不同方向的网格点。10. 根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述方程求解模块包括： 正则化单元，用于利用正则化方法，建立吉洪诺夫正则化模型，采用迭代方法求解所述 空间域离散化算子方程，其中所述吉洪诺夫正则化模型表示为：其中，min表示最小化，为目标函数，f为相位校正投影数据，u表示含有相位信 息的投影数据，数学符号：=表示定义，A表示根据所述干扰模型得出的所述空间域离散化 算子，a为正则化因子(α>0)，||·|11表示1 2范数。
【文档编号】G06T11/00GK105957118SQ201610270879
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】王彦飞, 唐巍
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所