基于數字圖像處理的礦物顆粒形態定量分析

作者：陳建湟,張中儉,徐文杰,李麗慧

摘要：礦物顆粒形態的評價一般采用目估法在顯微鏡下觀測巖石薄片,其評價結果受主觀影響。本文利用巖石薄片顯微照片,基于圖像處理技術提出了礦物顆粒形態定量分析方法。礦物顆粒形態參數主要包括球度、凸度、長寬比、磨圓度等。該方法利用圖像分割技術將顯微照片中的礦物顆粒區分開,提取顆粒的像素輪廓坐標進行離散幾何分析,計算礦物顆粒形態參數。特別地,由于磨圓度難以直接、準確地計算,本文總結前人經驗,在傅里葉級數擬合顆粒輪廓的基礎上,創新性地提出了棱角關鍵點識別和分組兩步走的方法。本文分別計算了一組理論圖形和一張巖石薄片顯微照片的顆粒形態參數,驗證了該方法的準確性和實用性。本文分析了圖像分辨率Re、顆粒輪廓的傅里葉級數擬合優度R2、棱角關鍵點分組系數a對顆粒形態參數計算結果的影響,發現:(1)球度、凸度、長寬比的計算結果基本不受Re和R2的影響;(2)磨圓度的計算結果受Re和R2的影響,建議顆粒最小外接圓直徑像素數大于200 pixel,并且存在一個最優的R2范圍,在這個范圍內計算的磨圓度結果接近理論值;(3)當a精確到十分位時,初步分組時選取a=0.1最為合理。

發文機構：地質大學（北京）工程技術學院 清華大學水沙科學與水利水電工程國家重點實驗室 科學院地質與地球物理研究所科學院頁巖氣與地質工程重點實驗室

關鍵詞：巖石薄片圖像處理礦物顆粒形態量化形態參數傅里葉級數Thin slices of rockImage processingMineral particlesQuantitative description of shapesShape parameterFourier series

分類號： P642.3[天文地球—工程地質學]