基于压缩感知的岩石图像处理方法研究

摘要

石油和天然气的勘探开采中，分析岩石薄片显微图像是研究储层微观结构的重要手段，但图像获取过程中很难同时满足视域与分辨率的要求。虽然图像拼接技术在一定程度上可以解决这个问题，然而图像拼接技术的实现条件较高，需要特定的硬件采集图像，另外图像拼接算法也不成熟，限制了图像拼接技术的应用。为此，论文对基于压缩感知技术的岩石图像超分辨率重构方法进行了较深入的研究，主要工作如下：
　　对岩石图像的特点和过完备冗余字典的学习方法进行了较深入的研究，确定基于K-SVD优化算法训练字典。以苏格里气田的苏279井3771.26米处岩心为目标制作岩石铸体薄片，在Leica DFC450C偏光显微镜下采集薄片图像，并从中选择了128幅包含裂缝、晶间孔和粒间孔等特征的岩石薄片图像作为训练样本，实现了高低分辨率字典对的学习。在过完备冗余字典的学习中对算法的收敛性和不同规模字典的计算需求进行了分析。
　　对基于压缩感知的超分辨率图像重构方法进行了较深入的研究，建立了单幅图像的超分辨率重构方案。该方案建立基于高、低分辨率图像块的稀疏表示预测模型，来实现单幅图像的超分辨率重构。以苏格里气田的岩石薄片图像为测试样本对提出的方法进行了验证，并将重构结果与双三次插值法和Yang提出的重构算法的结果进行了对比，数值实验表明论文提出的方法在大尺寸岩石图像的重构中明显的优于前面两种方法。
　　论文的研究工作建立了高分辨率岩石显微图像的获取方法，对大视域高分辨率岩石图像的获取也有重要的参考价值，有助于推进油气藏勘探开发等相关探索工作。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 研究现状

1.3 主要内容及章节安排

第二章 图像超分辨率重构原理及方法

2.1 图像超分辨率重构基本原理

2.2 超分辨率重构方法

2.3 压缩感知理论

2.4 基于压缩感知的超分辨率重构步骤

2.5 小结

第三章 岩石显微图像的稀疏表示

3.1 稀疏表示模型

3.2 训练样本的获取和预处理

3.3 字典的学习

3.4 小结

第四章 基于压缩感知的岩石显微图像超分辨率重构

4.1 超分辨率重构数学模型

4.2 单幅图像超分辨率重构

4.3 重建图像的质量评价标准

4.4 岩石显微图像重构结果与分析

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文