一、研究背景

在显微镜下通过目视定性分析铸体薄片的有关特征已是十年前的事。近十年来，由于高速度大容量计算机的出现和数字图像处理与模式识别技术的发展，把显微图像通过摄像机，A/D转换送入计算机进行定量分析已在各油田普遍使用。它把储藏油气孔隙的面积、周长、形状、长径、短径、等效圆直径以及油气运移的喉道宽度、长度、配位数、连通系数等参数计算得十分准确，并给出相应分布直方图和有关数据曲线报表。同样，它也能对除孔隙、喉道以外的颗粒、杂基按石英、长石、云母等类别之粒径大小分成22个级别，并得出概率分布曲线，概率累积曲线及相应报表。这对指导油气的勘探与开发已起到巨大作用。

但由于它毕竟只是对一张铸体薄片上若干幅二维平面图像的统计分析，所给出的直方图与数据曲线报表和图例都带有某种局限性。因此，多年来，人们一直在追求铸体图像的三维重建与定量分析。总公司和各油田都花过大量资金进口激光共焦显微镜、x射线CT，核磁共振CT来解决这一难题，结果都不令人满意。其原因在于激光共焦显微镜只能观察体积很小的活体组织，x射线CT和核磁共振CT都无法穿透岩石。那么，是不是就没有办法解决铸体图像的三维重建与定量分析呢？近年来，我们通过对岩石铸体的逐层磨片摄像实现三维重建已获得成功，但工作量太大。为此，能否直接通过一张铸体薄片的多幅图像实现三维重建就成了我们研究的重点。通过研究，我们现在能把一张铸体薄片上的多幅图像组建成一个三维立体，能把三维空间中各孔隙的体积、孔隙与孔隙之间的连接关系、喉道的粗细、岩石颗粒的大小及在三维空间的发布等看得清清楚楚，能对它任意一切面上的若干参数和整个三维实体的若干参数进行计算。它是各油田铸体薄片与薄片粒度分析的换代产品。

二、研究成果

四川大学图像信息研究所开发了三维图像处理分析软件。它可以用于铸体薄片三维重建与定量分析。

这套三维图像处理分析软件具有常规图像处理分析功能、专用图像处理分析功能、三维物体实体重建和显示功能、三维物体表面重建和虚拟现实显示功能、由二维样本图像重建三维颗粒孔隙功能及参数测试分析功能。

常规图像处理分析功能包括背景校正，滤波，分割，变换等。

专用图像处理分析功能包括三维物体的参量测量，诸如物体的长度、宽度、厚度、方向、体积、表面面积、球度系数、粒度概率分布、占空系数，特征分类和识别等。

三维物体实体重建和显示功能包括三维实体重建，物体标记，任意平面切割，彩色分割，空化处理，实体动态显示等。

三维物体表面重建和虚拟现实显示功能包括三维物体表面重建，表面标记，表面面积计算，虚拟现实显示，透明显示，目标选择，拖动等。

图1是采用我们的三维图像处理分析软件制作的三维岩石颗粒重建的虚拟现实显示图。图中用不同的颜色以区分不同的颗粒。四张图是在不同的方向上观察的。

(c)	(d)
图1 三维显示：(a)和(b)是重建的三维岩石颗粒，(c)和(d)是颗粒和孔隙

图2是一幅实际的二维岩石样本图像。图3是采用我们的三维图像处理分析软件由图2重建成的三维图像的几张切面。图中用不同灰度以区别不同的个体。图4（a）是重建的颗粒图像，用不同颜色区分不同的颗粒。图4（b）是重建的颗粒和孔隙，颗粒用彩色显示，孔隙用黑色显示。图5是岩石颗粒和孔隙三维重建的虚拟现实显示。

图2 实际二维岩石样本图像

图3 由二维样本图像重建的三维图像的水平切面图

图3 由二维样本图像重建的三维图像的水平切面图	图3 由二维样本图像重建的三维图像的水平切面图
图4 （a）重建的颗粒图像，（b）重建的颗粒和孔隙