質(zhì)的研究，可W更直觀的觀測(cè)各組織之間的相互作用及受力情況，并方便 研究人員通過(guò)數(shù)值模擬的方法預(yù)測(cè)不同組織受力時(shí)裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展情況，為儲(chǔ)層巖屯、在 微觀層次的力學(xué)性能的研究提供新思路。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 附圖1為本發(fā)明實(shí)施例儲(chǔ)層巖屯、多組織模型構(gòu)建方法的流程圖。
[0042] 附圖2a為本發(fā)明實(shí)施例儲(chǔ)層巖屯、Micro-CT斷層掃描圖像。
[0043] 附圖化為本發(fā)明實(shí)施例圖像中值濾波后的圖像。
[0044] 附圖2c為本發(fā)明實(shí)施例分水嶺算法分割圖像后的效果圖。
[0045] 附圖2d為本發(fā)明實(shí)施例獲取的多組織巖屯、體數(shù)據(jù)。
[0046] 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例Marching化bes算法建立的表面模型。
[0047] 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例利用Delaunay四面體剖分算法生成的儲(chǔ)層巖屯、四面體模 型。 W48] 附圖5為本發(fā)明實(shí)施例基于頂點(diǎn)屬性的四面體屬性標(biāo)記后的結(jié)果。 W例附圖6a-6i為本發(fā)明實(shí)施例儲(chǔ)層巖屯、四面體頂點(diǎn)屬性圖。
[0050] 附圖7a-7e為本發(fā)明實(shí)施例四面體頂點(diǎn)組織標(biāo)記狀態(tài)圖。
[0051] 附圖8a、8b為本發(fā)明實(shí)施例Ξ角面片邊界分割點(diǎn)圖。
[0052] 附圖9a、9b為本發(fā)明實(shí)施例圖7a所示Ξ角面片的分割方式。
[0053] 附圖1〇曰、10b為本發(fā)明實(shí)施例圖化所不Ξ角面片的分割方式。
[0054] 附圖lla-lld為本發(fā)明實(shí)施例四面體分割方式。
[0055] 附圖12為本發(fā)明實(shí)施例多組織邊界分割結(jié)果。
[0056] 附圖13a-13d為本發(fā)明實(shí)施例各組織單獨(dú)顯示結(jié)果。
[0057] 圖中，0為無(wú)屬性信息，1、2、3、4為不同的組織類型。
【具體實(shí)施方式】
[0058]W下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0059] 如圖1所示本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于Micro-CT技術(shù)的儲(chǔ)層巖屯、多組織模型 構(gòu)建方法的流程圖，該方法首先將巖屯、的Micro-CT圖像進(jìn)行圖像處理，圖像處理包括降 噪、分割，獲多組織巖屯、的提數(shù)據(jù)，然后用Marching化bes算法建立巖屯、表面模型，最后通 過(guò)約束Delaunay四面體剖分算法計(jì)算得到巖屯、四面體模型，根據(jù)巖屯、四面體模型信息，準(zhǔn) 確的得到多組織體內(nèi)部各組織的大小、位置、各組織之間的相對(duì)位置關(guān)系W及各組織的數(shù) 字化參數(shù)信息，對(duì)各組織進(jìn)行邊界劃分，精確的找到各組織的四面體網(wǎng)格，建立其多組織模 型。其具體步驟如下：
[0060](一）采用Micro-CT技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層巖屯、進(jìn)行掃描，獲得儲(chǔ)層巖屯、的斷面掃描圖像，斷 層掃描圖像如圖2a所示。
[0061](二）采用中值濾波算法對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，去除圖像所含噪聲；為獲得圖像灰 度數(shù)據(jù)，采用分水嶺算法對(duì)濾波后的圖像進(jìn)行圖像分割，借用軟件MTLAB提取分割后圖像 的Ξ維數(shù)據(jù)（X，y，Z，gray)，其中X、y為像素在圖像中的坐標(biāo)，Z為像素所在圖像的序列號(hào)， gray為像素的灰度圖像。
[0062] 由于實(shí)驗(yàn)掃描得到的儲(chǔ)層巖屯、斷層圖像中存在雜點(diǎn)等干擾圖像處理的不良因素， 因此需對(duì)圖像進(jìn)行中值濾波處理W降低圖像噪聲。借用Image軟件，采用中值濾波的方法， 去除圖像噪音。經(jīng)過(guò)中值濾波處理后的圖像結(jié)果如圖化所示。
[0063] 采用分水嶺算法分割圖像的具體步驟如下：設(shè)A表示窗口，為A的平移，其原 點(diǎn)為（X，y)，
[0064] (1)利用灰度腐蝕運(yùn)算和灰度膨脹運(yùn)算對(duì)濾波后的圖像進(jìn)行圖像簡(jiǎn)化，去掉圖像 的噪聲干擾，則圖像B的腐蝕算子εA度）為：
[00化]
(1)
[0066]圖像B的膨脹算子δA度）為： 賄]
偽:）
[0068] (2)計(jì)算灰度圖像的形態(tài)學(xué)梯度，形態(tài)梯度圖像為膨脹變換減去腐蝕變換：
[00例 g(X，y) =εA做（X，y) -δA做（X，y) 做
[0070] (3)根據(jù)梯度進(jìn)行圖像分割： 陽(yáng)071] Γβ(Γ) =g(x,y)Xg(x,y)/255. 0 (4)
[00巧式中，fe訊為分割后圖像，f為灰度圖像的形態(tài)學(xué)梯度。
[0073] 經(jīng)過(guò)分水嶺算法處理后的圖像結(jié)果如圖2c所示。
[0074] (Ξ)根據(jù)步驟（二）中獲得的圖像Ξ維數(shù)據(jù)，利用Marching化bes算法生成儲(chǔ) 層巖屯、的表面模型。其具體步驟如下：
[0075] (1)讀入步驟（二）中獲得的圖像Ξ維數(shù)據(jù)，且每?jī)蓮垐D像上下相對(duì)應(yīng)的四個(gè)點(diǎn)構(gòu) 成一個(gè)立方體體素；
[0076] (2)通過(guò)線性插值方法計(jì)算出體素棱邊與等值面的交點(diǎn)，其中，等值面是空間中所 有具有某個(gè)相同值的點(diǎn)的集合，設(shè)C為Ξ維重構(gòu)過(guò)程中給定的闊值，P為等值點(diǎn)坐標(biāo)，Pi、P2 為兩個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)，Vi、V2為兩個(gè)端點(diǎn)的灰度；則對(duì)于某棱邊，若Vi聲V2,那么等值面一定與 此棱邊相交，且交點(diǎn)坐標(biāo)為：P=Pi+(C-Vi) (Pi-P2)/(Vi-V2);
[0077] 做根據(jù)體素中頂點(diǎn)與等值面的位置繪制立角面化生成表面模型，如圖3所示。 陽(yáng)〇7引（四）利用約束Delaunay四面體剖分算法，W步驟（立）中重構(gòu)得到的儲(chǔ)層巖屯、 的表面模型為約束，生成儲(chǔ)層巖屯、的四面體模型。其具體步驟如下：
[00巧]利用約束Delaunay四面體剖分算法生成儲(chǔ)層巖屯、的四面體模型的步驟為：
[0080] (1)設(shè)包含儲(chǔ)層巖屯、表面模型全部頂點(diǎn)的四面體為T(mén)，儲(chǔ)層巖屯、表面模型的頂點(diǎn) 數(shù)據(jù)集合為C;
[0081] (2)依次取集合C中一點(diǎn)P作為插入點(diǎn)，假設(shè)該點(diǎn)位于四面體T的一個(gè)四面體單元 t內(nèi)。依據(jù)Delaunay剖分的空球準(zhǔn)則進(jìn)行判斷，判斷與四面體單元t的共面的四個(gè)鄰接四 面體的外接球是否包含插入點(diǎn)P，若包含P，將該鄰接四面體加入到Delaunay空腔中，若不 包含P，則四面體單元t與該鄰接四面單元的公共Ξ角面構(gòu)成Delaunay空腔的邊界面；
[00間 做刪除Delaunay空腔中的四面體，留下空腔邊界面的四個(gè)鄰接四面體，連接插 入點(diǎn)P與Delaunay空腔邊界面的頂點(diǎn)，形成新的四面體單元，并存入W儲(chǔ)層巖屯、表面模型 為約束的Delaunay四面體集合D中；
[0083](4)重復(fù)進(jìn)行步驟似、（3)，直到所有的集合C中的點(diǎn)均被插入到四面體網(wǎng)格中， 生成W儲(chǔ)層巖屯、表面模型為約束的儲(chǔ)層巖屯、四面體模型，如圖4所示。
[0084](五）對(duì)四面體模型頂點(diǎn)屬性信息插值進(jìn)行組織標(biāo)記，找出與巖屯、的四面體模型 頂點(diǎn)屬性信息插值相對(duì)應(yīng)的多組織體數(shù)據(jù)點(diǎn)，將組織標(biāo)記信息復(fù)制插入至巖屯、的四面體模 型中；經(jīng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的組織標(biāo)記信息，得到一系列頂點(diǎn)帶有組織標(biāo)記的四面體單元，根據(jù)頂點(diǎn)的 組織信息，對(duì)四面體單元進(jìn)行組織標(biāo)記，標(biāo)記結(jié)果如圖5所示，圖中白色部分為待分割的組 織邊界，其余部分為屬性單一的四面體單元。 陽(yáng)ο化](1)頂點(diǎn)屬性信息差值
[0086] 巖屯、模型的四面體頂點(diǎn)中包含有多組織體數(shù)據(jù)信息，除模型表面的插值計(jì)算點(diǎn)， 其余頂點(diǎn)與體數(shù)據(jù)是一一對(duì)應(yīng)的。因此，四面體頂點(diǎn)屬性信息差值只需找到與之對(duì)應(yīng)的多 組織體數(shù)據(jù)點(diǎn)，將組織屬性信息復(fù)制插入至巖屯、的四面體模型中即可。
[0087] 似四面體屬性信息差值
[0088] 頂點(diǎn)屬性信息確定后，得到一系列頂點(diǎn)帶有組織屬性的四面體單元，根據(jù)其頂點(diǎn) 的組織屬性信息，將四面體單元分為Ξ類：
[0089] 第一類：四面體四個(gè)頂點(diǎn)均無(wú)屬性信息，如圖6a所示。此類四面體出現(xiàn)在模型表 面拐角處，認(rèn)為其屬性與其鄰接的四面體屬性相同，將鄰接四面體頂點(diǎn)屬性信息插入。
[0090] 第二類：四面體中存在帶屬性的頂點(diǎn)和無(wú)屬性的頂點(diǎn)，如圖化、6c、6d所示。此類 四面體頂點(diǎn)包含表面頂點(diǎn)和多組織體數(shù)據(jù)點(diǎn)，將帶屬性的頂點(diǎn)插入其余頂點(diǎn)。
[0091] 第Ξ類：四面體的四個(gè)頂點(diǎn)均帶有屬性值，如圖6e、6f、6g、6h、6i所示。此類四面 體位于模型內(nèi)部，其頂點(diǎn)屬性分為兩種，一種為單一屬性四面體，如圖6e所示，一種為多組 織四面體，如圖6f、6g、6h、6i所示。頂點(diǎn)屬性不同的四面體需要進(jìn)行下一步的多組織邊界 分割。
[0092](六）通過(guò)插值計(jì)算，將屬性不唯一的四面體單元進(jìn)行分割，獲得屬性單一的四面 體單元，最終獲得組織屬性單一的多組織巖屯、四面體模型。分割原則為：保證模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 正確性，分割后四面體的組織屬性單一。
[0093] 由步驟（五）中已經(jīng)被標(biāo)記的四面體屬性可知，四面體屬性分為兩大類：頂點(diǎn)屬性 值相同、頂點(diǎn)屬性值不同。根據(jù)四面體單元頂點(diǎn)屬性再詳細(xì)分類，可W分為五類，如圖7a-7e 所示，圖中頂點(diǎn)處的多邊形分別代表組織屬性。記四面體為T(mén)Widzdscg，不同形狀表示頂點(diǎn) 屬于不同的組織，相同形狀表示屬于同一種組織；同時(shí)為方便邊界劃分，在四面體單元分割 過(guò)程中分別對(duì)四個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，四個(gè)頂點(diǎn)編號(hào)分別為1