页岩CT成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种页岩CT成像方法及装置，涉及微纳米CT成像技术领域。通过生成页岩的投影矩阵；依据所述投影矩阵生成随机列向量分布以及随机行向量分布；根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据；根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，最终得到CT图像。这样处理方法能有效的降低噪音的干扰，且使处理速度加快，准确性提高。对页岩内存储的页岩油气的研究具有重大意义。

Shale CT imaging method and apparatus

The invention provides a shale CT imaging method and a device, relating to the field of micro nano CT imaging technology. Through the projection matrix generating shale; according to the projection matrix to generate a random distribution and random row column vector vector distribution; according to the random distribution of column vectors from the projection matrix to obtain a random column vector, the column vector of random projection data processing based on projection data obtained after noise reduction; according to the random vector distribution from the projection matrix in a row vector, the random vector projection data of the denoised image processing based on CT, finally obtained. This method can effectively reduce noise interference, and make the processing speed faster and improve the accuracy. It is of great significance to study the shale oil and gas stored in shale.

【技术实现步骤摘要】
页岩CT成像方法及装置
本专利技术涉及微纳米CT成像
，具体而言，涉及一种页岩CT成像方法及装置。
技术介绍
近年来，微纳米CT技术广泛的应用于地质、地球化学、地球物理等领域，并对这些领域的研究带来了积极的意义。以页岩为例，页岩内存储页岩油气，在能源稀缺的年代，对页岩内存储的页岩油气研究显得极为重要。但由于页岩油气在页岩内存储方式特殊，只有对于其内部的纳米级孔喉分布状况进行研究，才能有效获得页岩内页岩油气的分布状况。因此，对页岩进行微纳米CT成像对页岩内存储的页岩油气研究具有重大意义。传统对页岩CT成像的方法是基于傅里叶中心切片定理进行滤波反投影。这是一种显式的，计算速度较快的图像重构方法。但这种方法会产生伪影，使用效果不佳。近年来，随着计算能力的逐年提高，人们用基于迭代的图像重构方法替代传统方法。但现有的基于迭代重构方法收敛速度较慢，且在有噪音的时候不一定能有效收敛到较好的结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种页岩CT成像方法，用以改善上述问题。本专利技术的另一目的在于提供一种页岩CT成像装置，用以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：本专利技术实施例提供一种页岩CT成像方法，所述方法包括：生成页岩的投影矩阵；依据所述投影矩阵生成随机列向量分布以及随机行向量分布；根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据；根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，得到CT图像。本专利技术实施例还提供一种页岩CT成像装置，所述装置包括：生成模块，用于生成页岩的投影矩阵；第一计算模块，用于依据所述投影矩阵生成随机列向量分布以及随机行向量分布；降噪模块，用于根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据；迭代模块，用于根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，得到CT图像。与现有技术相比，本专利技术提供一种页岩CT成像方法及装置。通过根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据；根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，最终得到CT图像。这样处理方法能有效的降低噪音的干扰，且使处理速度加快，准确性提高。对页岩内存储的页岩油气的研究具有重大意义。为使本专利技术的上述目的、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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术较佳实施例提供的客户端的方框示意图。图2为本专利技术较佳实施例提供的页岩CT成像装置的功能模块示意图。图3为图2中示出的第一计算模块的功能子模块示意图。图4为图2中示出的降噪模块的功能子模块示意图。图5为图2中示出的迭代模块的功能子模块示意图。图6为本专利技术较佳实施例提供的页岩CT成像方法的流程图。图7为图6中示出的生成随机列向量分布以及随机行向量分布的子步骤流程图。图8为图6中示出的得到降噪后投影数据的子步骤流程图。图9为图6中示出的得到CT图像的子步骤流程图。图标：100-客户端；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；104-外设接口；105-显示单元；106-输入输出单元；200-页岩CT成像装置；201-获得模块；202-第二计算模块；203-离散化处理模块；204-生成模块；205-第一计算模块；2051-第一获取子模块；2052-运算子模块；206-降噪模块；2061-获取随机列向量子模块；2062-更新子模块；2063-第一比较子模块；2064-降噪子模块；207-迭代模块；2071-获取随机行向量子模块；2072-迭代子模块；2073-第二比较子模块；2074-第二获取子模块。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。图1示出本专利技术较佳实施例提供的客户端100的方框示意图。所述客户端100可以是平板电脑、智能手机、个人数字助理(personaldigitalassistant，PDA)等。所述客户端100包括页岩CT成像装置200、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、显示单元105、输入输出单元106。所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、显示单元105、输入输出单元106各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述页岩CT成像装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述客户端100的操作系统(operatingsystem，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如所述页岩CT成像装置200包括的软件功能模块或计算机程序。其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(RandomAccessMemory，RAM)，只读存储器(ReadOnlyMemory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasableProgrammableRead-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，本专利技术任一实施例揭示的由过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩CT成像方法，其特征在于，所述方法包括：生成页岩的投影矩阵；依据所述投影矩阵生成随机列向量分布以及随机行向量分布；根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据；根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，得到CT图像。

【技术特征摘要】
1.一种页岩CT成像方法，其特征在于，所述方法包括：生成页岩的投影矩阵；依据所述投影矩阵生成随机列向量分布以及随机行向量分布；根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据；根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，得到CT图像。2.如权利要求1所述页岩CT成像方法，其特征在于，所述依据所述投影矩阵生成随机列向量分布以及随机行向量分布的步骤包括：获取所述投影矩阵的列向量的二范数的平方、行向量的二范数的平方以及所述投影矩阵的Frobenius范数的平方；依据所述Frobenius范数的平方以及所述列向量的二范数的平方，获得所述随机列向量分布：其中，a(j)表示所述投影矩阵的第j列列向量，表示所述第j列列向量的二范数的平方，表示所述Frobenius范数的平方，P(Y＝j)表示随机列向量为所述第j列列向量的概率；依据所述Frobenius范数的平方以及所述行向量的二范数的平方，获得所述随机行向量分布：其中，a(i)表示所述投影矩阵的第i行行向量，表示所述第i行行向量的二范数的平方，表示所述Frobenius范数的平方，P(Y＝i)表示随机行向量为所述第i行行向量的概率。3.如权利要求2所述页岩CT成像方法，其特征在于，所述根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中获得一随机列向量，基于所述随机列向量对投影数据进行处理，得到降噪后的投影数据的步骤包括：依据所述随机列向量以及所述随机列向量的二范数的平方，利用公式：获取更新后投影数据，其中，K代表更新次数，ZK代表第K次更新后获得的所述更新后投影数据，ZK-1表示第K-1次更新后获得的所述更新后投影数据，K为不小于1的整数，且当K-1＝0时，ZK-1代表所述投影数据，a(Y)表示所述随机列向量，表示所述随机列向量的二范数的平方，<a(Y)，ZK-1>表示所述随机列向量与所述投影数据的内积；比较所述更新次数是否小于预设的第一迭代次数；当根据所述随机列向量分布从所述投影矩阵中再次获得的一随机列向量，并依据所述更新后投影数据、再次获得的所述随机列向量以及再次获得的所述随机列向量的二范数的平方，重复所述获取更新后投影数据的步骤，直至所述更新次数等于所述第一迭代次数；依据所述更新后投影数据，利用公式：B1＝B0-ZT1，获取所述降噪后的投影数据，其中B1代表所述降噪后的投影数据，B0代表所述投影数据，ZT1代表当所述更新次数等于所述第一迭代次数时，所获得的所述更新后投影数据。4.如权利要求2所述页岩CT成像方法，其特征在于，所述根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中获得一随机行向量，基于所述随机行向量对所述降噪后的投影数据处理，得到CT图像的步骤包括：依据所述随机行向量、所述随机行向量的二范数的平方以及所述降噪后的投影数据，利用公式：获取迭代图像，其中，M代表迭代次数，xM代表第M次迭代后获取的所述迭代图像，xM-1代表M-1次迭代后的所述迭代图像，K为不小于1的整数，且当M-1＝0时，xM-1代表零向量，a(X)表示所述随机行向量，表示所述随机行向量的二范数的平方，<a(X)，xM-1>表示所述随机行向量与所述M次迭代前的所述迭代图像的内积，X代表所述随机行向量在所述投影矩阵中的行数，BX代表所述降噪后的投影数据中位于第X行的元素，代表所述随机行向量的转置；比较所述迭代次数是否小于预设的第二迭代次数；当所述迭代次数小于所述第二迭代次数时，根据所述随机行向量分布从所述投影矩阵中再次获得的一随机行向量，并依据迭代后的所述迭代图像、再次获得的所述随机行向量以及再次获得的所述随机行向量的二范数的平方，重复所述获取迭代图像的步骤，直至所述迭代次数等于所述第二迭代次数；当所述迭代次数等于所述第二迭代次数时，停止迭代，得到所述CT图像，其中所述CT图像为所述迭代次数对应的所述迭代图像。5.如权利要求1所述页岩CT成像方法，其特征在于，在获取投影矩阵的步骤之前，所述方法还包括：获得对所述页岩不同投影角度的入射光强以及出射光强；计算所述出射光强与所述入射光强的比值；对所述比值的对数离散化处理后，获取所述投影数据。6.一种页岩CT成像装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦飞，唐巍，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11