犹抱琵琶半遮面，里里外外都看见—数字岩石分析及三维可视化新技术（二）

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有了她，仿似开启了新世界的大门，又仿似一副透视镜，让我们看穿一切。无论是矿物分布、形态、结构，还是孔隙、喉道大小分布情况，是原位条件下的岩石还是洗油、驱替后的岩心，因为她，“犹抱琵琶半遮面”都变成“里里外外都看见”了。她就是PerGeos创新性数字岩石分析及三维可视化软件技术。

上一期带大家了解了PerGeos在界面编排方面直观的变革，这期将带大家去探索一下PerGeos更深层的变革——算法工具。相信大家一定很期待！那还等什么，我们开始吧。

1、交互式、多层次图片处理工具

为了得到更准确更精细的图片，PerGeos中在各个处理过程中都提供丰富的工具库，如图1。[size=15.555556297302246px]这些工具都基于不同的算法或手段，用户可根据图片选择不同的工具。

图1 PerGeos工具箱

以滤波处理为例，对不同类型的噪声，PerGeos软件中有多重滤波手段供选择，包括去除环状伪影、射线硬化校准、去除条状伪影、中值滤波、非局部均质滤波、双边滤波、边缘保护平滑滤波、边缘提取滤波等等不同的滤波措施。有了这些丰富的滤波手段，我们就可以摒弃那些对我们看透岩石有影响的部分，撕开遮着脸的面纱。

图2 射线硬化校正

针对扫描仪器原因产生的伪影，利用去除环状伪影、射线硬化校正、去除条状伪影的功能优化的图片，再进行滤波处理。对散点噪声使用中值滤波，对白点噪声和需要特别进行边缘保护的使用非局部均质滤波，等等，不同的手段满足不同的要求。图2为射线硬化校准前后岩心中从圆心至边缘的灰度值分布情况对比。图2中横坐标为距离，纵坐标为灰度值，射线硬化校正之后，岩心边缘处的灰度值不再有高高翘起的“小尾巴”，校正效果非常明显。

PerGeos的交互式操作功能让用户可根据自身需要进行不同的参数设置。最值得一提的是在交互式性质设置面板中，绝大部分操作都有多层次处理模式，以不同节点数的平面或体作为处理的基本单元。二维平面作为基本处理单元有8节点和6节点两种方式，三维体作为基本处理单元有6体，18体，26体三种选项，如图3。

图3 PerGeos基本处理单元

[size=15.555556297302246px]利用不同的处理单元得到的结果存在一定差异。以中值滤波为例，不同的处理单元考察范围不同，该范围的灰度值中值也会有所差异。用户可根据需求选择不同的处理单元。

2、利用逻辑算法的多相阈值分割

PerGeos软件在阈值分割方面简直像开挂了一样。在算法方面，精准前沿的多种算法保证了阈值分割的准确性，最大化的降低了人为因素的干扰。在分割方面，用户可以根据不同密度成分的灰度值不同，利用多相分水岭分割法区分三种及以上的岩石部分，如图4。

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[size=14.44444465637207px]图4 三相阈值分割

为了得到更加准确的分割结果，PerGeos还提供了将多种处理结果进行结合的逻辑算法处理。图5为利用逻辑算法叠加进行阈值分割的过程。首先对原始图像进行三种处理，通过标记进行分水岭算法分割，自动分割以及利用TopHat对微小边缘进行分割。在三种分割完成之后，对三种分割的结果进行逻辑运算叠加，从而得到了最终孔隙空间。

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图5 逻辑运算叠加阈值分割

再加上PerGeos软件精确全面的分析功能和卓越的显示功能，用户可以根据需要对分割的每一部分进行相关分析，从而得到每一部分的总体积、表面积、等效直径、分布位置及形式等。多相分割后的岩石仍可以利用PerGeos软件进行网格划分及精细化处理，而且可以进一步对分割出的不同相的边界网格进行赋值，然后导出到其他求解器中进行进一步的模拟计算和研究。总而言之，利用PerGeos可以实现在最大化减小人工误差的情况下，对岩石进行多相分割、分析及可视化操作，并导出多相网格进行进一步的模拟。

3、网格最优化

在网格划分方面，PerGeos软件具有独特的再划分功能，以保证得到高还原度的最优化网格。这个功能同时也让PerGeos变得不可替代。如图6为利用PerGeos软件进行精细化网格再划分的前后对比图。对于两相界面处，PerGeos软件会自动识别，并进行处理，以在保证两相界面清楚、高还原度的情况下达到网格最优化。看似只是减少了两相界面网格数量，实则对导入其他求解器进行求解和二次开发具有非常重要的作用。优化后的两相界面网格有利于提高后续计算过程的收敛性，减少模拟计算时间，提高效率。

图6 相边缘网格再划分

正是有了这些算法的支持，令PerGeos软件技术可以保证模型前所未有的准确以及最优。下一期将跟大家介绍PerGeos在模拟器方面的变革，敬请期待。

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