火成岩岩石薄片智能识别及分类方法

在油气勘探、评价及开发中,岩性识别和薄片鉴定是十分重要的基础工作,准确的薄片识别结果可以为勘探和开发提供可靠的依据。传统的人工判定方法或实验室分析方法具有主观性强、效率低、自动化程度低等问题。目前基于内容的智能图像识别技术在准确性和具体应用方面还面临着许多难题。论文基于国内外相关研究成果与油气勘探与开发中岩芯薄片图像的特点及要求,设计并研制成功薄片图像自动识别系统和薄片智能鉴定系统。利用图像梯度分布和色彩分析进行火成岩岩石薄片智能分类,对所有像素进行类别划分进而得到整体的鉴定结果,实现了省时、高效、高精度的薄片智能鉴定成果。     

火成岩岩石薄片智能识别及分类方法

在油气勘探、评价及开发中,岩性识别和薄片鉴定是十分重要的基础工作,准确的薄片识别结果可以为勘探和开发提供可靠的依据。传统的人工判定方法或实验室分析方法具有主观性强、效率低、自动化程度低等问题。目前基于内容的智能图像识别技术在准确性和具体应用方面还面临着许多难题。论文基于国内外相关研究成果与油气勘探与开发中岩芯薄片图像的特点及要求,设计并研制成功薄片图像自动识别系统和薄片智能鉴定系统。利用图像梯度分布和色彩分析进行火成岩岩石薄片智能分类,对所有像素进行类别划分进而得到整体的鉴定结果,实现了省时、高效、高精度的薄片智能鉴定成果。     

RADIUS – rapid particle analysis of digital images by ultra-high-resolution scanning of thin sections

RADIUS is a newly developed particle-size measurement technique, based on evaluation of digital images of thin sections. Analyses are performed with sub-millimetre sample resolution and are thus designed to work on a single lamina of laminated sediments. The method covers grain sizes from medium silt to coarse sand. The application contains pattern-recognition modules that allow the detection of typical particle distributions of loess, organic detritus, turbidites and tephra layers. Cutting and hiding effects of particles on thin sections are corrected by empirical correction matrices. The calculated analysis results are compared with manually counted and measured samples to calibrate the application settings. The method can be applied to all fine-grained clastic sediments, particularly to laminated lake sediments.     

开采沉陷遥感监测中多维纹理特征影像分类方法

为提高采用遥感影像监测开采沉陷演化的准确性,探讨了基于多维纹理特征的影像分类方法。首先提取影像的多维纹理特征:局部方差、局部平均梯度、局部能量和局部信息熵,然后将其与地物光谱值一并作为人工免疫算法中样本的特征向量,利用免疫算法的选择、克隆、变异算子进行自学习得到全局最优聚类中心,从而提高影像分类精度。对淮南煤田进行开采沉陷遥感监测,结果表明,该方法分类总精度为88.26%,Kappa系数为0.853,优于传统的Parallelepiped和Maximum likelihood分类方法。     

碳酸盐岩白垩状结构成岩环境及成因

白垩状结构碳酸盐岩是一种白色或淡色疏松、酥脆、多微孔的灰岩。狭义白垩状结构灰岩是指深水盆地、陆棚斜坡及内台地局限海(如潟湖)相中形成的白垩状微孔隙灰泥岩及粒泥岩。广义白垩状结构灰岩指盆地相和陆棚相中包括生物礁、滩的各种沉积体内各种沉积组构产生的白垩状灰岩,也包括白垩状去白云化灰岩及(真)白垩。综合各国学者的有关研究资料,建议将白垩状结构化定义为:"碳酸盐沉积物和碳酸盐岩中的镁方解石和文石在不同成岩阶段通过新生变形而转变成低镁方解石微晶和微亮晶格架,并在其中产生和保存晶间孔喉网络的作用;强化白垩状结构化是指微晶和微亮晶格架受到进一步溶蚀和淋滤,从而形成次生溶蚀孔隙网络的作用"。论述了世界各地的地史中不同成岩阶段白垩状结构碳酸盐岩成岩环境的例证和白垩状结构化成因。     

Towards automation of palynology 2: the use of texture measures and neural network analysis for automated identification of optical images of pollen grains

The automation of palynology (the identification and counting of pollen grains and spores) will be a small step for image recognition, but a giant stride for palynology. Here we show the first successful automated identification, with 100% accuracy, of a realistic number of taxa. The technique used involves a neural network classifier applied to surface texture data from light microscope images. A further significance of the technique is that it could be adapted for the identification of a wide range of biological objects, both microscopic and macroscopic. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于颜色特征的数字钻孔图像溶隙结构识别方法

针对数字全景钻孔摄像系统获取的实测图像,提出了一种基于颜色特征的数字式钻孔图像溶隙结构识别方法。利用岩层中的典型结构,如土质层、溶隙在颜色上与普通岩石具有较大差异性的特点,首先建立了一个自适应HSV颜色空间溶隙结构检测模型,利用该模型获取溶隙结构的二值化图像;对该二值化图像进行滤波处理;然后从处理后的二值化图像进行分区像素密度统计来确定土质层或溶隙区域的深度、面积及方位角等信息,从而实现数字式钻孔图像中溶隙结构的自动识别。通过对大量数字式钻孔图像进行试验并与对应的钻孔雷达图像进行结果对比表明,其方法能对全孔图像的溶隙和土质层进行快速、准确地自动化检测与定位,为钻孔图像岩体结构的自动识别与工程应用提供了一种新的可靠方法。     

变质岩中锆石在薄片下的原位阴极发光研究

大多数阴极发光研究都是在从岩石样品分选出的锆石上进行的。然而,要弄清形成演化历史复杂的锆石成因很困难。为了克服这一不足,更好地了解锆石是如何受周围环境的影响,对变质岩广泛分布的大青山地区3个变质岩石样品进行了薄片下的锆石阴极发光研究。主要结论为:包裹在造岩矿物中的锆石,变质增生边不发育,但可发生不同程度的重结晶;流体对锆石重结晶和变质增生边形成具有重要的意义,流体可来自岩石体系之外,也可来自其内部;以往的研究中,一些重结晶锆石可能被错误地当作了变质增生锆石。     

Textural segmentation of digital rock images into bedding units using texture energy and cluster labels

The texture of digital rock images, as recorded, for instance, with borehole imaging devices, is shown to reflect different bedding types. Textural segmentation of borehole images, therefore, subdivides the recorded sequence into bedding units. We show that a textural segmentation algorithm based on the concept of texture energy achieves good results when compared with synthetic as well as real data in which petroleum geologists have performed zonations on cores. Texture energy involves filtering of the original image with a set of texture sensitive masks. The filtering is done as a finite convolution over the size of the masks. On the resulting images the variance is computed over a relatively large sliding window, which, in its practical implementation, covers the full width of the image. The resulting nine one-dimensional curves are then clustered hierarchically into a user-determined number of image texture or lithological bedding classes. Principal component analysis previous to clustering can be used to reduce redundancy in the data. A recurring and relatively ill-defined problem in this field are macro-textures, i.e., the cyclic interbedding of two or more bedding types. We show that sliding Fourier transforms and variable mask scale can successfully address the zonation of macro-textures. In general, the method gives best results with mask sizes equivalent to 2–4 centimeters, reflecting the length scale at which the investigated geological bedding seems to have its highest variation.     

辽河东部凹陷火成岩测井岩性识别方法与应用

采用基于K-means聚类算法的RBF神经网络法对辽河盆地东部凹陷火成岩岩性进行识别。综合利用自然伽马、补偿中子、声波时差、密度与电阻率的实际测井资料,建立火成岩岩性识别的基础RBF神经网络。选取有岩芯和岩屑记录的若干井次试验验证,该方法清楚地识别出了玄武岩、粗面岩等6种火成岩,识别准确率平均可达70%以上。     

《工程岩体分级标准》在深部巷道围岩分级中的应用及分析

通过对新旧国标GB 50218-94、GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》相关内容的对比分析,指出了新国标的改进。在国标GB/T 50218-2014《工程岩体分级标准》岩体质量分级的基础上,提出了岩体基本质量指标BQ的简化计算方法,并绘制了岩体基本质量指标与岩石完整程度系数之间的关系,并建立了BQ与R_c、K_v之间的关系表,通过图表结合可以较快地确定岩体基本质量等级。结论可为地下工程稳定性分析提供参考。     

花岗质岩石地球化学分类的计算机自动实现

以Forst等(2001)花岗质岩石化学分类方法为依据，得出了花岗岩质岩石地球化学分类的16种分类数据模型，在此基础上用VB编写了一个分类程序，利用计算机来进行准确高效分类，并对程序的设计思想及功能进行了阐述。     

井中化探技术在识别烃源岩中的应用

井中化探逐渐成为鉴别油气属性、识别烃源岩特征的重要技术方法。本文以井中化探多指标、多参数方法,对我国东部某盆地探井中的烃源岩进行识别,为油气勘探中选择目的层和储量评估提供了地球化学依据。     

定量化火成岩结构分析与岩浆固结的动力学过程

定量化火成岩结构分析将传统的定性或半定量化的岩相学研究提高到了与岩石地球化学分析相比拟的定量化程度,实现了诸如晶体粒度分布、晶体空间分布、晶体定向程度分析和二面角测量等方面的定量化研究。集中介绍了以上4种国际上应用广泛的定量化火成岩结构分析方法,包括各种研究方法的基本理论公式、岩浆动力学意义和实现方式。详细介绍了定量化火成岩结构分析中处于核心地位的晶体粒度分布理论,概括了二维岩石薄片法、三维连续剖面法和X射线层析技术,在定量化火成岩结构分析中的应用原理和现状。对晶体粒度分布分析中数据的封闭性和有效性检验进行了简要论述。综合阐述了晶体成核生长,晶体的聚集、分离和分解,岩浆混合,压滤、压熔和岩浆流动,结构的调整和平衡等一些基本的岩浆动力学过程中晶体粒度分布特征的表现。结合一些已发表的晶体粒度分布和晶体空间分布数据,简要概括了重要的基本定量化火成岩结构参数所表达的封闭和开放岩浆体系的特征,以及参数间协变关系所反映的岩浆固结动力学过程。最后给出了二维岩石光薄片分析法的基本流程和注意事项,认为今后定量化火成岩结构分析和地球化学分析结合在一起的综合方法,将成为研究成岩成矿动力学过程的重要手段,也将会逐步扩展到岩浆相关矿床中成岩成矿机制分析和成矿预测的方向。     

辽河东部凹陷火成岩岩性识别及储层评价

针对辽河东部凹陷火成岩储层评价,采用钻井、分析化验、测井等资料,将火成岩的岩性主要分为粗面岩、玄武岩、辉绿岩三大类。结合三大类火成岩的物性、含油性和岩石脆性的分布规律,确定粗面质角砾岩、角砾化粗面岩为Ⅰ类优势储层,玄武质角砾岩、块状粗面岩、火山沉积岩为Ⅱ类优势储层,气孔玄武岩、辉绿岩、致密玄武岩为Ⅲ类储层。确定了东部凹陷红星地区火成岩的有利勘探区带,为下一步油气资源勘探指明方向。     

碳酸盐岩生屑颗粒定量研究*——点计数法的理论分析与应用

碳酸盐岩中的生屑丰度数据为研究化石类群分异度、重建古生态环境提供了重要依据。点计数法易于定量统计各类生屑颗粒的丰度,比目估法、图像分析方法更适于碳酸盐岩组分的定量研究。在实际应用过程中,点计数法的最佳计点数常不易确定,往往会造成统计结果的精度不足,或统计工作耗时多、工作量大。应用点计数法和图像分析方法分别对视觉百分含量对比图和碳酸盐岩显微图像进行定量统计,分析沉积组分特征对点计数法测量误差的影响,以确定点计数法在碳酸盐岩生屑丰度统计时的最佳计点数。研究结果表明,点计数法适用于碳酸盐岩生屑颗粒丰度研究。对于大部分碳酸盐岩薄片定量分析工作,500点的计点数量基本可以将点计数法的测量误差控制在±2.5％以内。但是点计数法统计结果的精度受到薄片中生屑颗粒丰度、粒径大小、分选性甚至生屑分异度等沉积组分特征的影响。因此在实际工作中,应根据具体情况,适度调整计点数,从而在统计工作量和统计数据误差之间获得平衡。     

各向异性岩应力-渗流耦合问题的反分析

在岩土工程实践中对于诸如各向异性岩体的应力-渗流耦合分析等复杂问题,建立用于同时确定多类参数的反分析方法具有重要意义。以位移量测信息为基础信息,对基于复变量微分法的优化算法（Levenberg-Marquit法）引入异步长因子矩阵 ,建立同时反演确定初始地应力、围岩性态参数和渗透系数的协同优化变步长反演算法。对不同的参数借助搜索迭代过程,确定不同的步长因子系数。异步长因子矩阵可使在峰值附近不收敛的参数重新选择搜索方向,使其收敛至精确值。算例表明,异步长因子矩阵可成功地用于协调各类参数敏感性之间的差异,从而有效改进多参数耦合反演的收敛性和收敛速度,使算法具有更好的适应性和有效性,为岩土工程的复杂问题的求解提供一种方法。     

Spherical harmonics in texture analysis

The objective of this contribution is to emphasize the fundamental role of spherical harmonics in constructive approximation on the sphere in general and in texture analysis in particular. The specific purpose is to present some methods of texture analysis and pole-to-orientation probability density inversion in a unifying approach, i.e. to show that the classic harmonic method, the pole density component fit method initially introduced as a distinct alternative, and the spherical wavelet method for high-resolution texture analysis share a common mathematical basis provided by spherical harmonics. Since pole probability density functions and orientation probability density functions are probability density functions defined on the sphere Ω^{3 3} or hypersphere Ω^{4 4}, respectively, they belong at least to the space of measurable and integrable functions ¹(Ω^d), d=3, 4, respectively.

Therefore, first a basic and simplified method to derive real symmetrized spherical harmonics with the mathematical property of providing a representation of rotations or orientations, respectively, is presented. Then, standard orientation or pole probability density functions, respectively, are introduced by summation processes of harmonic series expansions of ¹(Ω^d) functions, thus avoiding resorting to intuition and heuristics. Eventually, it is shown how a rearrangement of the harmonics leads quite canonically to spherical wavelets, which provide a method for high-resolution texture analysis. This unified point of view clarifies how these methods, e.g. standard functions, apply to texture analysis of EBSD orientation measurements.     

苏南地区碳酸盐岩的溶蚀性分析

为了解江苏南部地区碳酸盐岩地层的岩溶发育潜力,采集代表性岩石样品,并制作成统一规格的试片,开展一个水文年的溶蚀试验。结果表明,本地区碳酸盐岩的平均溶蚀速度约为1.42 mm?ka-1,与国内其它地区相比处于较低的水平,大致相当于西南地区的1/30,略高于北方岩溶区。实验证明了苏南地区二叠系、三叠系碳酸盐岩具有最强的溶蚀性,这为解释上述地层区的岩溶现象提供了地质依据。研究还表明,岩石的溶蚀性与Ca含量关系密切,同时也受岩石矿物成分、微构造影响,一般高Ca碳酸盐岩具有较高的溶蚀性。苏南地区的岩溶发育性以岩石溶蚀性为基础,但水动力条件也十分关键,宜兴地区二者兼备,岩溶最为发育。     

岩体分级考虑因素的现状与趋势分析

在对国内外岩体分级方法深入研究的基础上,对岩体分级方法中所考虑的岩体分级因素及对各因素的处理方法进行了系统的归纳和总结。从岩体分级方法的现状来看,虽然目前尚无统一的岩体分级标准,但在岩体分级中应根据岩石的强度、岩体的完整性、地下水条件、地应力状况等多方面因素,进行岩体综合分级上达成了共识,并且国内规范中的岩体分级标准有趋于统一和向国际标准接轨的趋势。