基于粒子群优化的岩石薄片三维图像重建

滕奇志 唐 棠 李征骥 何小海

(四川大学电子信息学院 成都 610065)

1 引言

为了分析岩石的微观结构参数，常用显微成像方式获得岩石薄片的 2维图像并对其进行定量分析。随着分析技术的发展，对岩石3维微观结构的研究越来越引起重视。由于岩石的硬度和致密性，均匀连续切片基本不可行[1]。CT(Computed Tomography)图像重建，能根据接收的信号重建样本的2维剖面图像，获得其3维序列图像，但样本尺寸或分辨率受到局限，且设备比较昂贵，尚不能在实验室普遍使用[2]。因此人们致力于采用数学方法构建3维模型。

相对于砂岩的断层扫描图像序列，其高分辨率2维显微图像的获取十分便利。因此考虑通过提取2维图像的统计特征，在3维空间构建与2维图像具有相同特征、与真实3维结构具有相似特性的3维图像。同一幅2维图像的重建结果可能在视觉上有所差异，但它们都具有相同的统计特征，这是本文的重建算法与常规CT图像重建的显著区别。重建结果不仅便于研究人员直观认识砂岩的微观结构，更具有2维图像缺乏的深度方向的连通性信息，为砂岩渗流特性的研究提供平台。

国外有学者提出了一些基于2维图像的3维重建方法，较典型的有模拟退火算法[3,4]和基于高斯随机场的重建方法[5]。模拟退火(SA)算法可以引入多个统计特性，重建结果能准确反映2维图像的统计特征，但计算量大，耗时长。针对重建效率问题国内外学者开展了一系列工作[6]，本文作者也作了较深入的研究[7,8]，但在实际工作中重建大规模的3维结构仍然比较困难。……