基于显微CT图像的岩芯孔隙结构表征和验证

摘要

岩芯孔隙结构具有复杂且不规则特性。传统的物理、化学实验难以定量地测量和控制,容易造成测量结果的偏差。而随着近年来显微CT技术的发展,由于其无损、高分辨率等特性,使其在岩芯孔隙结构的研究上大有作为。因此,本文采用中国工程物理研究院应用电子学研制的高分辨率显微CT设备对岩芯样本进行图像采集。将图像作为数据源,分别从二维和三维角度,对孔隙结构的表征参量进行研究。
　　论文分析了CT图像噪声的特点,基于小波理论,研究并推导了小波基、分解层数、阈值的选取方法,确定出最适合本样本图像的小波去噪方案。研究了基于二维CT图像的孔隙率、孔径及其分布、分形维度孔隙结构表征计算方法。推导了基于分形理论的多孔介质模型中二维孔隙率和分形维度的关系。并以此为依据验证了基于二维CT图像的孔隙率和分形维数关系,其结果符合多孔介质孔隙模型的要求。
　　然后,针对二维CT图像中的孔隙提取结果,重建了孔隙结构的三维体素模型。以此为基础,研究并推导了孔隙率、孔径及其分布、分形维度计算方法。并采用基于分形理论的多孔介质孔隙模型对三维体素模型的孔隙率和分形维数关系进行验证,其结果符合多孔介质孔隙模型的要求。
　　最后,基于本文的研究内容,设计并开发了一个基于序列CT图像的岩芯孔隙结构表征系统原型,实现了分别从二维和三维角度对岩芯孔隙结构进行形态表征计算和结果输出。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和架构

第二章 岩芯孔隙结构表征理论

2.1 岩芯孔隙结构表征方法

2.2 岩芯孔隙结构表征参量

2.3分形维数与孔隙率关系模型

2.4 本章小结

第三章 基于二维CT图像的岩芯孔隙提取与表征

3.1 图像噪声分析

3.2 图像噪声去除及目标提取

3.3 基于二维CT图像的岩芯孔隙结构表征

3.4 二维分形维数与孔隙率关系模型的验证

3.5 本章小结

第四章 基于三维重建模型的岩芯孔隙结构表征

4.1 岩芯孔隙结构三维模型重建

4.2 基于三维模型的岩芯孔隙结构表征

4.3三维分形维数与孔隙率关系模型的验证

4.4 本章小节

第五章 基于CT图像的岩芯孔隙结构分析系统原型设计与实现

5.1 系统总体设计

5.2 主要功能模块设计与实现

5.3 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献