基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法技术

本发明专利技术提供一种基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法，属于图像处理技术领域。该方法包括以下步骤：A、对获取的参考图像和浮动图像进行分块，并对图像块进行滤波去噪；B、提取图像块的特征矩阵，利用特征矩阵对参考图像和浮动图像进行局部配准；C、根据局部配准的结果对参考图像进行修正；D、使用修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准；E、对配准后的图像中的岩石颗粒进行识别。本发明专利技术能够解决现有技术的不足，提高图像分析的准确度。

Rock particle identification and displacement tracking method based on 3D image processing technology

The invention provides a method for rock particle identification and displacement tracking based on three-dimensional image processing technology, which belongs to the field of image processing technology. The method comprises the following steps: A, the reference image is acquired and the floating image is divided into blocks, and the blocks of image denoising and feature extraction; B matrix of image blocks, local registration of the reference image and the floating image using feature matrix; C, the correction of the reference image according to the local registration results; D, using the modified reference and floating images for the two registration; on E, the rock after image registration in recognition. The invention can solve the shortage of the existing technology and improve the accuracy of image analysis.

【技术实现步骤摘要】
基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法
本专利技术涉及图像处理
，特别是指一种基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法。
技术介绍
随着计算机技术的发展，采用图像处理技术对岩层颗粒的位移特性进行定量化分析成为了一种发展趋势。成熟的技术有：基于声发射和微震技术监测、地震波法、裂隙绘制和计数法、渗透性测量方法、多点位移测量法，等等，其测量准确度较低。对于如何提高分析结果的准确性，成为了现阶段亟待解决的重要问题之一。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法。该方法包括如下步骤：A、对获取的参考图像和浮动图像进行分块，得到图像块，对图像块进行滤波去噪；B、提取步骤A中图像块的特征矩阵，利用特征矩阵对参考图像和浮动图像进行局部配准；C、根据步骤B中局部配准的结果对参考图像进行修正；D、使用步骤C中修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准；E、对步骤D中配准后的参考图像中的岩石颗粒进行识别。其中，步骤A中分块具体过程为：首先，分别求得参考图像和浮动图像的灰度图，对灰度图的边缘进行分类，然后对剩余图像区域按照与已分类边缘的线性度进行分块。步骤A中，对灰度图的边缘进行分类包括以下步骤：A11、确定初始聚类中心矩阵Vi，其中，uik为第k个像素对第i类的隶属度，gik为第k个像素对第i类平均灰度的灰度偏差值，Xk为第k个像素；A12、对聚类中心矩阵Vi进行迭代，当满足条件|Vi-Vi+1|＜t时，停止迭代，t为迭代阈值；A13、使用聚类分类的结果转化为边缘分类标准，进行边缘分类。步骤A中，对图像块进行滤波去噪包括以下步骤：A21、对图像块进行小波分解；A22、对A21中小波分解后的图像层进行阈值判断，其中，S为噪声值，n为小波分解的最高幂次；当λ大于判断阈值时，对此图像层进行删除，否则，保留此图像层；A23、根据A22结果，通过小波逆变换进行图像重构。步骤B中，求解特征矩阵的特征向量，对不同特征矩阵之间的特征向量的相似度进行计算，将特征向量相似度最高的图像块进行配准。步骤C中，对参考图像进行修正包括以下步骤：C1、对局部配准的结果进行分析，遍历局部配准后的图像，对偏差像素区域进行标记；C2、使用标记的图像区域分别与获取的参考图像和浮动图像进行对比，得出配准前后灰度图像之间的偏移函数；C3、使用偏移函数对参考图像进行线性变换。步骤D中，对修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准时，首先对特征向量相似度最高的图像块进行配准，然后根据配准结果对其它图像块进行归一化处理，然后再继续进行其它图像块的配准。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：本专利技术分析准确率高、速度快，是对于层状岩体复杂的内部结构和力学性能研究的有效观测方法。本专利技术对岩石颗粒的识别准确，可以通过图像中岩石颗粒位置的变化对岩石颗粒的位移进行精确跟踪，从而为科研人员的后续研究提供准确的信息。附图说明图1为本专利技术实施方式的识别结果的对比曲线图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法。该方法包括如下步骤：A、对获取的参考图像和浮动图像进行分块，得到图像块，对图像块进行滤波去噪；B、提取步骤A中图像块的特征矩阵，利用特征矩阵对参考图像和浮动图像进行局部配准；C、根据步骤B中局部配准的结果对参考图像进行修正；D、使用步骤C中修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准；E、对步骤D中配准后的参考图像中的岩石颗粒进行识别。其中，步骤A中分块具体过程为：首先，分别求得参考图像和浮动图像的灰度图，对灰度图的边缘进行分类，然后对剩余图像区域按照与已分类边缘的线性度进行分块。步骤A中，对灰度图的边缘进行分类包括以下步骤：A11、确定初始聚类中心矩阵Vi，其中，uik为第k个像素对第i类的隶属度，gik为第k个像素对第i类平均灰度的灰度偏差值，xk为第k个像素；A12、对聚类中心矩阵Vi进行迭代，当满足条件|vi-vi+1|＜t时，停止迭代，t为迭代阈值；A13、使用聚类分类的结果转化为边缘分类标准，进行边缘分类。步骤A中，对图像块进行滤波去噪包括以下步骤：A21、对图像块进行小波分解；A22、对A21中小波分解后的图像层进行阈值判断，其中，S为噪声值，n为小波分解的最高幂次；当λ大于判断阈值时，对此图像层进行删除，否则，保留此图像层；A23、根据A22结果，通过小波逆变换进行图像重构。步骤B中，求解特征矩阵的特征向量，对不同特征矩阵之间的特征向量的相似度进行计算，将特征向量相似度最高的图像块进行配准。步骤C中，对参考图像进行修正包括以下步骤：C1、对局部配准的结果进行分析，遍历局部配准后的图像，对偏差像素区域进行标记；C2、使用标记的图像区域分别与获取的参考图像和浮动图像进行对比，得出配准前后灰度图像之间的偏移函数；C3、使用偏移函数对参考图像进行线性变换。步骤D中，对修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准时，首先对特征向量相似度最高的图像块进行配准，然后根据配准结果对其它图像块进行归一化处理，然后再继续进行其它图像块的配准。Boom泥岩是一种海洋沉积超固结泥岩，位于比利时东北部，是该地区极具代表性地层。使用Boom泥岩样本进行试验：将Boom泥岩循环进行3次加载-卸荷，然后将Boom泥岩样本从试验装置中提出，使用本专利技术的方法对其试验处理前后的岩芯界面进行识别处理。本专利技术处理结果与实际的岩石颗粒的位移对比结果如图1所示。以上所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：A、对获取的参考图像和浮动图像进行分块，得到图像块，对图像块进行滤波去噪；B、提取步骤A中图像块的特征矩阵，利用特征矩阵对参考图像和浮动图像进行局部配准；C、根据步骤B中局部配准的结果对参考图像进行修正；D、使用步骤C中修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准；E、对步骤D中配准后的参考图像中的岩石颗粒进行识别。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法，其特征在于：包括如下步骤：A、对获取的参考图像和浮动图像进行分块，得到图像块，对图像块进行滤波去噪；B、提取步骤A中图像块的特征矩阵，利用特征矩阵对参考图像和浮动图像进行局部配准；C、根据步骤B中局部配准的结果对参考图像进行修正；D、使用步骤C中修正后的参考图像和浮动图像进行二次配准；E、对步骤D中配准后的参考图像中的岩石颗粒进行识别。2.根据权利要求1所述的基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法，其特征在于：步骤A中分块具体过程为：首先，分别求得参考图像和浮动图像的灰度图，对灰度图的边缘进行分类，然后对剩余图像区域按照与已分类边缘的线性度进行分块。3.根据权利要求2所述的基于三维图像处理技术的岩石颗粒识别及位移跟踪方法，其特征在于：步骤A中，对灰度图的边缘进行分类包括以下步骤：A11、确定初始聚类中心矩阵Vi，其中，uik为第k个像素对第i类的隶属度，gik为第k个像素对第i类平均灰度的灰度偏差值，xk为第k个像素；A12、对聚类中心矩阵Vi进行迭代，当满足条件|Vi-Vi+1|＜t时，停止迭代，t为迭代阈值；A13、使用聚类分类的结果转化为边缘分类标准，进行边缘分类。4.根据权利要求1所述的基于三维图像处理技术...

【专利技术属性】
技术研发人员：由爽，纪洪广，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11