一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法及系统。该方法包括：确定泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图；计算泥页岩扫描电镜灰度图的三个特征矿物区域的质心以及各特征矿物区域在能谱矿物分布图中的对应区域的质心，对能谱矿物分布图的尺寸进行校准；将对尺寸校准后的图像中每种矿物颗粒进行腐蚀后得到的颗粒图像作为前景色，无机矿物孔隙图和干酪根区域图作为背景色，对泥页岩扫描电镜灰度图进行分割；确定分割后得到的各独立区域的矿物类型；依据所有确定矿物类型后的独立区域，实现对尺寸校准后的图像的分辨率校准。本发明专利技术实现了对能谱矿物分布图的校准，在用于对不同矿物孔隙进行识别时，能够提高识别精度。

A Calibration Method and System for Mineral Distribution Map of Shale Energy Spectrum

【技术实现步骤摘要】
一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法及系统
本专利技术涉及矿物分布图校准
，特别是涉及一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法及系统。
技术介绍
扫描电镜是一种应用高能电子在样品表面进行扫描的技术，它能有效的反应样品表面的形貌特征。二次电子的分辨率一般在5～10nm，在低于表面的区域(如孔隙)，其亮度会较边缘的区域暗一些，且边缘会积累电荷，十分明亮，形成一圈亮边。传统孔隙提取的方式是通过人工手绘、阈值法、边缘提取法、分水岭法，在一定程度上提取孔隙。人工手绘法的结果因为操作人员的地质经验的不同而差异很大，且页岩中小孔隙众多，一张页岩扫描电镜图片中的微小孔隙动辄几千甚至数万个孔隙，工作量巨大(一套连续拍的扫描电镜图能达到几十甚至上千张)，十分耗时，且在手绘过程中操作人员很容易忽略一些微小孔隙。该方法不易处理大量图片，在定性或半定量的页岩孔隙评价中应用广泛。阈值法是一种利用一个灰度值将泥页岩SEM灰度图片分为孔隙和背景区域的方法，由于扫描电镜在孔隙区域颜色较暗。因此可以将灰度低于阈值的区域定为孔隙，将灰度高于阈值的区域定为背景。阈值法由于操作简便，广泛应用于对扫描电镜的处理。但由于页岩中干酪根及暗色矿物的存在，很容易将干酪根与暗色矿物区域识别为孔隙而造成误差。且一些较浅的大孔，其内部亮度值较高，整体颜色较亮；内部粗糙不平的大孔，其内部明暗不一，也很容易将这些亮的区域忽略而造成误差。阈值法分为两种：人工阈值法与自动阈值法。人工阈值法与人工手绘法存在同样的问题：都会由于操作人员地质经验的不同而使得处理结果因人而异。而自动阈值法则不存在这个问题，只要确定了自动阈值的方法后，任何人都能得到同样的处理结果。但是目前自动阈值法的方法众多，但大多数都是应用于材料，生物或是砂岩、碳酸盐岩储层样品，并没有专门应用在页岩样品的自动阈值提取方法。边缘提取法是一种先对图片进行微分处理，找到明暗变化剧烈的边界线并将其提取出来的方法。应用在孔隙提取过程中，还需要对提取出的边界进行填充。边缘提取法可以有效的将孔隙的边缘提取出来，但是在处理大面积的图片过程中，由于干酪根边缘、矿物边缘、样品预处理过程中造成的样品表面粗糙不平(棱角)及污染物的边缘都会被提取出来，从而造成大量误差，且在提取浅孔。及倾斜的有棱角的孔隙时，会由于边缘提取不全而在孔隙填充的过程中，不能填充孔隙从而造成误差。分水岭法与边缘提取法类似，都是首先对图片进行微分处理，但分水岭法接下来会将低于一定值的区域找出来，将这些区域分割成一个一个更小的区域，并将这些不同的区域识别为孔隙，但分水岭法与边缘提取法存在类似的问题，干酪根、矿物、预处理及污染物都会造成大量误差，且内部粗糙不同的大孔，分水岭法会将其分割成不同的小孔隙而造成大量误差。上述方法仅能将孔隙识别出来，为了对孔隙为有机孔隙还是为无机孔隙进行识别，目前，通常采用能谱仪得到EDS能谱，利用EDS能谱所得不同矿物及干酪根分布图与孔隙图进行叠加，然后判断有机孔隙与无机孔隙，该方法虽然能识别孔隙为有机孔隙还是为无机孔隙进行识别，并且在定量的对孔隙受哪些矿物的控制进行识别时，采用的矿物分布图通常是根据EDS能谱直接得到的，其分辨率较二次电子灰度图差1～2个数量级，且边缘呈现锯齿状，这样导致在对孔隙受哪些矿物的控制进行识别时，误差较大。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法及系统，以提高矿物分布图的分辨率，进而提高对不同矿物孔隙识别的精确度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，包括：获取泥页岩扫描电镜灰度图和对应的能谱矿物分布图；所述能谱矿物分布图是采用能谱仪得到的；确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图；确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的三个特征矿物区域以及每个所述特征矿物区域在所述能谱矿物分布图中的对应区域；计算每个所述特征矿物区域的质心以及每个所述对应区域的对应质心，并依据所述质心和所述对应质心，对所述能谱矿物分布图的尺寸进行校准，得到尺寸校准后的矿物分布图；对所述尺寸校准后的矿物分布图中每种矿物颗粒进行腐蚀图像处理，得到腐蚀后的颗粒图像；将所述腐蚀后的颗粒图像作为前景色，所述无机矿物孔隙图和所述干酪根区域图作为背景色，采用分水岭算法对所述泥页岩扫描电镜灰度图进行分割，得到分割后的泥页岩扫描电镜灰度图；所述分割后的泥页岩扫描电镜灰度图具有多个独立区域；将所述分割后的泥页岩扫描电镜灰度图与所述尺寸校准后的能谱矿物分布图进行叠加，统计各所述独立区域内所有不同矿物类型的像素点个数；将各所述独立区域内像素点个数最多的矿物类型确定为对应独立区域的矿物类型；依据所有确定矿物类型后的独立区域，对所述尺寸校准后的能谱矿物分布图进行分辨率校准，得到分辨率校准后的能谱矿物分布图。可选的，所述计算每个所述特征矿物区域的质心以及每个所述对应区域的对应质心，并依据所述质心和所述对应质心，对所述能谱矿物分布图的尺寸进行校准，得到尺寸校准后的矿物分布图，具体包括：计算第一质心、第二质心、第三质心、第一对应质心、第二对应质心和第三对应质心；所述第一质心为第一特征矿物区域的质心，所述第二质心为第二特征矿物区域的质心，所述第三质心为第三特征矿物区域的质心，所述第一对应质心为与所述第一特征矿物区域对应的区域的质心，所述第二对应质心为与所述第二特征矿物区域对应的区域的质心，所述第三对应质心为与所述第三特征矿物区域对应的区域的质心；计算第一三角形质心和第二三角形质心；所述第一三角形质心为所述第一质心、所述第二质心和所述第三质心围成的三角形的质心，所述第二三角形质心为所述第一对应质心、所述第二对应质心和所述第三对应质心围成的三角形的质心；依据所述第一质心、所述第二质心、所述第三质心和所述第一三角形质心，计算第一斜率、第一垂向距离和第一横向距离；所述第一斜率为所述第一三角形质心与所述第一质心之间的连线的斜率，所述第一垂向距离为所述第一三角形质心到所述第一质心的垂向距离，所述第一横向距离为所述第二质心到所述第三质心的横向距离；依据所述第一对应质心、所述第二对应质心、所述第三对应质心和所述第二三角形质心，计算第二斜率、第二垂向距离和第二横向距离；所述第二斜率为所述第二三角形质心与所述第一对应质心之间的连线的斜率，所述第二垂向距离为所述第二三角形质心到所述第一对应质心的垂向距离，所述第二横向距离为所述第二对应质心到所述第三对应质心的横向距离；将所述能谱矿物分布图进行旋转，使得所述能谱矿物分布图对应的第二斜率转换为所述第一斜率，得到旋转后的能谱矿物分布图；将所述旋转后的能谱矿物分布图沿X轴方向扩大m倍，沿Y轴方向扩大n倍，得到扩大后的能谱矿物分布图；其中m为所述第一横向距离与所述第二横向距离的比值，n为所述第一垂向距离与所述第二垂向距离的比值；将所述扩大后的能谱矿物分布图与所述泥页岩扫描电镜灰度图进行叠加，保留所述扩大后的能谱矿物分布图中与所述泥页岩扫描电镜灰度图的重叠区域，将所述重叠区域确定为尺寸校准后的矿物分布图。可选的，所述确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图，具体包括：统计所述泥页岩扫描电镜灰度图中每个灰度值的像素点个数，得到像素点个数随灰度值变化的关系曲线；确定所述关系曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，其特征在于，包括：获取泥页岩扫描电镜灰度图和对应的能谱矿物分布图；所述能谱矿物分布图是采用能谱仪得到的；确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图；确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的三个特征矿物区域以及每个所述特征矿物区域在所述能谱矿物分布图中的对应区域；计算每个所述特征矿物区域的质心以及每个所述对应区域的对应质心，并依据所述质心和所述对应质心，对所述能谱矿物分布图的尺寸进行校准，得到尺寸校准后的矿物分布图；对所述尺寸校准后的矿物分布图中每种矿物颗粒进行腐蚀图像处理，得到腐蚀后的颗粒图像；将所述腐蚀后的颗粒图像作为前景色，所述无机矿物孔隙图和所述干酪根区域图作为背景色，采用分水岭算法对所述泥页岩扫描电镜灰度图进行分割，得到分割后的泥页岩扫描电镜灰度图；所述分割后的泥页岩扫描电镜灰度图具有多个独立区域；将所述分割后的泥页岩扫描电镜灰度图与所述尺寸校准后的能谱矿物分布图进行叠加，统计各所述独立区域内所有不同矿物类型的像素点个数；将各所述独立区域内像素点个数最多的矿物类型确定为对应独立区域的矿物类型；依据所有确定矿物类型后的独立区域，对所述尺寸校准后的能谱矿物分布图进行分辨率校准，得到分辨率校准后的能谱矿物分布图。...

【技术特征摘要】
1.一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，其特征在于，包括：获取泥页岩扫描电镜灰度图和对应的能谱矿物分布图；所述能谱矿物分布图是采用能谱仪得到的；确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图；确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的三个特征矿物区域以及每个所述特征矿物区域在所述能谱矿物分布图中的对应区域；计算每个所述特征矿物区域的质心以及每个所述对应区域的对应质心，并依据所述质心和所述对应质心，对所述能谱矿物分布图的尺寸进行校准，得到尺寸校准后的矿物分布图；对所述尺寸校准后的矿物分布图中每种矿物颗粒进行腐蚀图像处理，得到腐蚀后的颗粒图像；将所述腐蚀后的颗粒图像作为前景色，所述无机矿物孔隙图和所述干酪根区域图作为背景色，采用分水岭算法对所述泥页岩扫描电镜灰度图进行分割，得到分割后的泥页岩扫描电镜灰度图；所述分割后的泥页岩扫描电镜灰度图具有多个独立区域；将所述分割后的泥页岩扫描电镜灰度图与所述尺寸校准后的能谱矿物分布图进行叠加，统计各所述独立区域内所有不同矿物类型的像素点个数；将各所述独立区域内像素点个数最多的矿物类型确定为对应独立区域的矿物类型；依据所有确定矿物类型后的独立区域，对所述尺寸校准后的能谱矿物分布图进行分辨率校准，得到分辨率校准后的能谱矿物分布图。2.根据权利要求1所述的一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，其特征在于，所述计算每个所述特征矿物区域的质心以及每个所述对应区域的对应质心，并依据所述质心和所述对应质心，对所述能谱矿物分布图的尺寸进行校准，得到尺寸校准后的矿物分布图，具体包括：计算第一质心、第二质心、第三质心、第一对应质心、第二对应质心和第三对应质心；所述第一质心为第一特征矿物区域的质心，所述第二质心为第二特征矿物区域的质心，所述第三质心为第三特征矿物区域的质心，所述第一对应质心为与所述第一特征矿物区域对应的区域的质心，所述第二对应质心为与所述第二特征矿物区域对应的区域的质心，所述第三对应质心为与所述第三特征矿物区域对应的区域的质心；计算第一三角形质心和第二三角形质心；所述第一三角形质心为所述第一质心、所述第二质心和所述第三质心围成的三角形的质心，所述第二三角形质心为所述第一对应质心、所述第二对应质心和所述第三对应质心围成的三角形的质心；依据所述第一质心、所述第二质心、所述第三质心和所述第一三角形质心，计算第一斜率、第一垂向距离和第一横向距离；所述第一斜率为所述第一三角形质心与所述第一质心之间的连线的斜率，所述第一垂向距离为所述第一三角形质心到所述第一质心的垂向距离，所述第一横向距离为所述第二质心到所述第三质心的横向距离；依据所述第一对应质心、所述第二对应质心、所述第三对应质心和所述第二三角形质心，计算第二斜率、第二垂向距离和第二横向距离；所述第二斜率为所述第二三角形质心与所述第一对应质心之间的连线的斜率，所述第二垂向距离为所述第二三角形质心到所述第一对应质心的垂向距离，所述第二横向距离为所述第二对应质心到所述第三对应质心的横向距离；将所述能谱矿物分布图进行旋转，使得所述能谱矿物分布图对应的第二斜率转换为所述第一斜率，得到旋转后的能谱矿物分布图；将所述旋转后的能谱矿物分布图沿X轴方向扩大m倍，沿Y轴方向扩大n倍，得到扩大后的能谱矿物分布图；其中m为所述第一横向距离与所述第二横向距离的比值，n为所述第一垂向距离与所述第二垂向距离的比值；将所述扩大后的能谱矿物分布图与所述泥页岩扫描电镜灰度图进行叠加，保留所述扩大后的能谱矿物分布图中与所述泥页岩扫描电镜灰度图的重叠区域，将所述重叠区域确定为尺寸校准后的矿物分布图。3.根据权利要求1所述的一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，其特征在于，所述确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图，具体包括：统计所述泥页岩扫描电镜灰度图中每个灰度值的像素点个数，得到像素点个数随灰度值变化的关系曲线；确定所述关系曲线中有机质峰最高点对应的灰度值、主矿物峰最高点对应的灰度值、亮色矿物峰对应的灰度值和峰宽；所述有机质峰、所述主矿物峰和所述亮色矿物峰的峰宽相同；利用所述有机质峰最高点对应的灰度值、所述主矿物峰最高点对应的灰度值、所述亮色矿物峰最高点对应的灰度值和所述峰宽，计算第一孔隙灰度截止值、干酪根灰度截止值和亮色矿物灰度截止值；采用所述第一孔隙灰度截止值、所述干酪根灰度截止值和所述亮色矿物灰度截止值分别对所述泥页岩扫描电镜灰度图进行阈值分割，得到初始孔隙图、初始干酪根孔隙图和亮色矿物图；依据所述初始孔隙图，对所述初始干酪根孔隙图中是否存在干酪根进行判别，得到无机矿物孔隙图和初始干酪根区域图；将所述初始干酪根区域图与所述亮色矿物图进行叠加，去除所述初始干酪根区域图中对应的亮色矿物，得到干酪根区域图。4.根据权利要求1所述的一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，其特征在于，在所述确定所述泥页岩扫描电镜灰度图的无机矿物孔隙图和干酪根区域图之后，还包括：依据所述干酪根区域图和泥页岩边缘提取图，确定标定图；所述泥页岩边缘提取图是通过对所述泥页岩扫描电镜灰度图进行边缘提取得到的；对所述泥页岩扫描电镜灰度图按照预设阈值进行图像分割，得到第一孔隙图；依据所述干酪根区域图、所述第一孔隙图和所述标定图，确定有机孔隙图。5.根据权利要求3所述的一种泥页岩能谱矿物分布图校准方法，其特征在于，所述确定所述关系曲线中有机质峰最高点对应的灰度值、主矿物峰最高点对应的灰度值、亮色矿物峰对应的灰度值和峰宽，具体包括：采用高斯分峰拟合法对所述关系曲线进行拟合，得到拟合曲线；依据所述拟合曲线确定有机质峰、主矿物峰和亮色矿物峰；所述主矿物峰为石英-长石-方解石矿物峰；确定有机质峰最高点对应的灰度值、主矿物峰最高点对应的灰度值、亮色矿物峰对应的灰度值和峰宽；所述有机质峰、所述主矿物峰和所述亮色矿物峰的峰宽相同。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛海涛，田善思，曾芳，卢双舫，赵日新，王民，王伟明，陈国辉，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37