工業(yè)CT能夠在無損條件下對復(fù)雜物體進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、密度分布和尺寸等信息的定性分析和定量檢測，而不受被測對象內(nèi)外結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度影響等特點(diǎn)。因而被廣泛地應(yīng)用到電子、機(jī)械、巖土等領(lǐng)域。在巖土領(lǐng)域上利用工業(yè)CT對巖心樣本檢測，其目的就是對巖石內(nèi)部的信息進(jìn)行探索和分析。與傳統(tǒng)技術(shù)如薄片鑒定技術(shù)、掃描電鏡等相比，其優(yōu)勢在于對樣本無損和高效。目前基于工業(yè)CT圖像的巖心孔隙率計(jì)算主要有兩種途徑，分別為二維圖像和三維圖像上進(jìn)行計(jì)算。二維圖像的孔隙率計(jì)算難點(diǎn)在于保持巖心內(nèi)部信息的前提下對巖心目標(biāo)的獲取，即從CT圖像中提取出巖心目標(biāo)。為了解決此問題，常用的方法是通過自定義選擇巖心內(nèi)部的局部區(qū)域?yàn)閿?shù)據(jù)源進(jìn)行計(jì)算，這樣就避免了CT圖像中巖心目標(biāo)的提取問題。在三維圖像的孔隙率計(jì)算研究主要集中在巖心三維數(shù)字化模型的重建上。目前三維重建算法以光線追蹤算法為主，研究重心則在重建尺度的擴(kuò)展上。這些研究沒有充分地利用巖心樣本的全部數(shù)據(jù)，而是采用自定義區(qū)域內(nèi)的局部CT圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，會造成一定的誤差。特別是與傳統(tǒng)的物理方法進(jìn)行對比驗(yàn)證的時(shí)候，會造成樣本不一致的問題。因此，通過分析了巖心CT圖像的特點(diǎn)，采取新的基于工業(yè)CT圖像的巖心目標(biāo)提取方法，再以CT圖像中提取的巖心目標(biāo)為數(shù)據(jù)源，計(jì)算CT圖像中巖心全樣本數(shù)據(jù)的孔隙率會有改進(jìn)的空間。
由于巖心樣本一般是通過機(jī)械外力加工而成，表面為不規(guī)則的坑洼狀。所以對這樣的樣本進(jìn)行工業(yè)CT掃描，成像所得圖像中目標(biāo)輪廓極不規(guī)則，且周邊會出現(xiàn)很多細(xì)小的噪聲點(diǎn)。該類型圖像具有如下特點(diǎn):
(1)巖心中孔隙的灰度值為零;
(2)巖心目標(biāo)周邊存在一些孤立的細(xì)小噪音點(diǎn)，且與目標(biāo)不相連;有些圖像中巖心目標(biāo)是一個(gè)連通的整體，且連通面積最大，遠(yuǎn)大于周邊孤立的噪音。
因此，為了更為有效地利用好巖心樣本的完整信息，有必要準(zhǔn)確地獲得圖像中巖心目標(biāo)，這是基于整個(gè)巖心目標(biāo)圖像信息進(jìn)孔隙率計(jì)算的基礎(chǔ)。為此，電子科技大學(xué)的方黎勇，陳鵬，陳浩從上述的圖像特點(diǎn)出發(fā)，提出了一種CT圖像中巖心目標(biāo)的提取方法，通過圖像二值化——邊緣提取——輪廓填充——連通區(qū)域統(tǒng)計(jì)——比較連通區(qū)域大小，獲得最大連通區(qū)域——獲得巖心目標(biāo):將每個(gè)像素灰度值與原始圖像中每個(gè)相同位置的像素灰度值相乘，即可獲得巖心的目標(biāo)圖像。
通過上述的CT圖像中巖心目標(biāo)的提取方法，可以得出CT圖像中的巖心目標(biāo)。因此，只需對該目標(biāo)內(nèi)的像素進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，即分別統(tǒng)計(jì)出目標(biāo)內(nèi)代表孔隙的灰度值為0的像素總數(shù)和目標(biāo)總像素?cái)?shù)目。然后，就可以對該圖像內(nèi)巖心目標(biāo)的孔隙率進(jìn)行計(jì)算。該方法根據(jù)巖心目標(biāo)與周邊噪音信息的結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系，不受成像質(zhì)量(圖像對比度、光線等)的影響，能準(zhǔn)確、快速、有效地去除圖像中巖心目標(biāo)周圍的噪音，獲得CT圖像中的巖心目標(biāo)，且對巖心內(nèi)部數(shù)據(jù)和邊緣特征無任何影響，從而為基于CT圖像的巖心孔隙率計(jì)算提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源。再以整個(gè)巖心目標(biāo)內(nèi)部像素的灰度統(tǒng)計(jì)來計(jì)算巖心孔隙率，算法簡單高效，結(jié)果較現(xiàn)有基于局部區(qū)域的統(tǒng)計(jì)更可靠。
一般來說，高分辨率工業(yè)CT成像系統(tǒng)(工業(yè)CT)對致密砂巖裂縫進(jìn)行三維定量評價(jià)具有不破壞樣品的優(yōu)點(diǎn)。其生成的二維切片能揭示巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu).同時(shí)通過一系列連續(xù)的二維切片產(chǎn)生三維模型，能進(jìn)一步評價(jià)裂縫屬性。根據(jù)巖心內(nèi)部不同成分的原子序數(shù)/密度差異，對內(nèi)部組分（孔隙、干酪根、粘土成分、巖石顆粒、方解石、鐵礦石等礦物）進(jìn)行三維立體成像，并展示不同位置任意切面。得到的檢測數(shù)據(jù)經(jīng)由實(shí)驗(yàn)室分析，對石油地質(zhì)等方面有極大的參考作用。.
