矿图扫描注意事项及意义

李立华

实物地质资料通过钻孔取心获得，是最直观、最可靠反映地下矿藏信息和矿石性质的实物资料。为更好地利用高分辨率图像扫描采集技术建设数字化地质资料库实现图像的网络应用，可以大幅度提高矿石利用率。矿图采集在科研和资料管理中都具有重要的意义，它不仅可以保存矿石原始的颜色、结构、构造和矿脉的分布状态，永久记录地质面貌，还有利于矿山开发和保护。矿图扫描既要根据不同类型的原稿，从技术方面来合理地设置和调整灰度平衡、阶调反差、颜色校正和清晰度等参数，又要从审美方面来处理色彩的基调、饱和度、空间距离、明暗、光影变化等关系。操作人员在这两方面的水平高低对产品质量影响极大。因此，要提高矿图质量，必须下决心抓好扫描分色这一关键技术，要提高操作人员的素质水平。注意解决阶调反差、灰度平衡、颜色校正等问题。建立扫描分色的标准化还原文件，充分利用电分机或扫描仪直接从原稿中获得更好的图像信息，保证矿图的良好还原。本文在近几年应用的基础上，阐释矿图扫描的方法及注意事项，同时说明了该图像扫描技术的意义与广阔应用前景，以期将矿图扫描方法介绍给广大的实物地质资料管理者。

1 矿石表面白光图像扫描方法

矿石表面白光图像扫描工作流程：矿石扫描前资料收集准备工作→矿石清洗整理工作→矿石摆放要求与扫描仪器参数设置→矿石上下架拍照管理→矿石图像扫描→矿石图像裁剪与拼接→相关资料录入→图文综合柱状图→编写综合柱状图工作小结及相关图文资料保存备份。

1.1 矿图扫描前资料收集准备工作

（1）依据分库保存的地质类型、多少等具体情况，统筹计划安排图像扫描工作，通常以收录的档号为单位进行扫描，以一个钻孔为一个扫描记录分组。在开始地质扫描前，准备的钻孔地质资料有：钻孔钻机记录班报表，地质技术人员编录原始地质编录表、地质钻孔综合柱状图、地质技术人员取样记录表还有地质技术人员整理登记表等表格。

1.2 扫描前的清洗整理工作

根据矿石盒号、矿石回次、钻孔深及矿石块号的顺序，由浅至深，由左到右，使标签朝上进行摆放。

进行清洗工作，应把矿石外表面的脏物或者灰尘杂物清洗干净，并用干净的抹布擦干、然后阴凉处晾干，清洗效果能使得矿石构造、颗粒显示清楚。根据矿石箱号、钻孔孔号、钻孔孔深及矿石块号的顺序，由浅至深，由上到下对每一块矿石进行清洗，将矿石表面的钻孔泥浆干液、泥浆干泥饼、灰尘及各种脏物清洗干净，清洗时不能打乱钻孔的原始顺序，并保证矿石记录回次编号标签朝上，以便于查看核对钻孔矿石深度和回次。清洗过程中首先是要小心，然后是要耐心，最后是要掌握清洗尺度。清洗整理过程中对有以下特殊情况矿石要进行特殊处理：①遇水易膨胀，比如泥岩、稀土矿、膨胀土等，不能用水清洗，应用湿抹布将表面仔细擦干净即可。②对于成岩性差的，由于比较疏松，也不能用水冲洗，应用湿毛巾，轻轻地将表面脏物擦干净。最终实物地质岩心清洗需要达到以下几条要求，才能满足扫描技术工作要求：

（1）要求表面无灰尘、钻井液、泥饼、杂物、脏物等，需能看到地质矿物的原来面貌。

（2）矿石上面标注特殊标记，中心线、块号、取样序号不能损坏也不能擦抹去，同时还要求地质表面上的标签、箭头线完好。

（3）对于有孔、洞、缝的地质矿物要采用合适的充填物填充好。

（4）对不能清洗掉的杂物赃物，比如油漆、铁锈污染物等要有备注说明。

（5）需清洗整理矿物按顺序摆放好，阴凉晾干或风干。在扫描前必须让其冷却至常温后才能进行数字化扫描操作。

1.3 矿石摆放要求与扫描仪器参数设置

（1）矿石摆放按不同的实物岩心类型选择摆放方式，松散的矿石，摆放到制作好的矿石扫描槽中，齐全完整的矿石直接摆放到扫描胶辊轴上面。矿石一般按照由浅至深的顺序依次摆放在扫描平台上，然后再根据矿石的直径多少适当调整镜头与胶辊轴的距离，对于连续完整的矿石，要对齐、压紧，保持岩心滚动时不松动，不位移。

（2）对于金属和非金属矿物地质一般选择表面扫描，对于含油气资源的矿物的地质岩心可以选择荧光扫描方法。扫描开始前要根据扫描矿物的各种情况，合理设置扫描参数，通常先设置扫描光线的对比度和扫描亮度，既不能太亮也不能太暗，达到一个合适的参数值，然后预扫描一次，对比清晰度和实物颜色真实度情况设置扫描仪器分辨率。

（3）按使用设备技术要求，调节好成像装置托盘底面（下边缘）与摆放矿石上表面之间的垂直距离。如果摆放的矿石是不规则且破碎的，尽可能取摆放矿石高低差的中间部分作为上表面的基准面，可以实现在景深允许的范围最大程度确保获取的二维表面图像清晰。

1.4 拍照管理

为保证矿石扫描后归位位置正确，地质工作人员在取出矿石前，对整箱矿石进行拍照，记录原始摆放状态，避免归位时顺序、方向以及位置出错。扫描完毕后，上架前再次对整箱矿石进行拍照，方便后期审核比对。要求上、下架图片各拍2 张，一张记录箱号信息，另一张记录矿石原貌。

1.5 图像扫描

根据分库各个档号钻孔地质矿物保存情况，全部地质矿物都进行上表面平动扫描，对于规则完整的地质矿物，在取样以外完整部分矿石选择上表面滚动扫描。扫描出来的地质矿物图像要求清晰，不失真，保持原始面貌，扫描完成后的矿图剪切要求保持岩心两端的完整，同时要求滚动扫描出来的矿图拼接做到无缝拼接。

1.5.1 矿石摆放

将矿石按由浅至深的顺序摆放在定制槽内，根据矿石的直径多少，测量矿石顶端到扫描镜头之间的距离，然后调整两者之间的距离到最合适的焦距（一般为153mm），然后预扫一下看看焦距情况是不是达到最佳距离。对于剖切地质或者劈心机取样的矿石，扫描其剖切面或者劈心面；对于连续完整的矿石，要对齐、压紧，保持其滚动时不松，不位移。

1.5.2 矿石扫描

按照地质矿物完整情况，选择图像扫描方式（白光平动扫描、白光滚动扫描），调节仪器的焦距、清晰度、色彩和亮度参数等，保证矿石扫描图像清晰，不失真，能反映出矿石原始面貌。

（1）具体白光平动扫描主要按以下步骤进行：①清洁干净的矿石整齐平稳的放在扫描平台上，扫描矿石放置于成像装置下方正中位置；②剖切矿石或切面图像，破碎矿石表面高度尽量保持一致；③所有矿石从箱体中取出扫描，破碎矿石放入定制钢槽中扫描；④矿石长度测量，整块测量轴线长度；若有断裂面，需拼接后再以矿石轴线为准；若矿石一端或者两端呈楔形有斜边时，都以斜边最长点算起；无法复原的碎块，按相应矿石直径堆放测量。⑤扫描过程中不能触碰仪器，若发现扫描的图像不清晰、模糊、杂色、波纹等问题要及时停止扫描，待清除出现的问题后再重新扫描一次，直到本次扫描图像质量达到技术指南要求才进行下一回次扫描；⑥扫描完毕后，检查图像质量，记录扫描长度，合格后将矿石扫描图像保存；⑦最后是填写矿石扫描工作班表，扫描记录责任表，出现的问题随时记录在工作班表上，以便以后核查。

（2）矿石扫描主要按以下步骤进行：①清洁干净的矿石整齐的放在扫描仪的胶辊上，不同回次的地质矿物采集时中间放置圆形标志物留出空隙，然后进行滚动扫描；②分别设置正确的焦距、分辨率、岩心直径、扫描长度等参数；③扫描过程中不能触碰仪器，若发现扫描的图像出现字迹震动、跳色、泛白、发黑等不能反映真实原始面貌的问题时，要及时停止扫描，处理合格后再继续扫描；④扫描长度超过22cm 的矿石，在扫描完成后进行图像自动无缝拼接，拼接完成的图像应观察其接缝处有无错缝现象，若有错缝应重新扫描或者手动拼接，扫描完成的图像要前后仔细观察，做到实物岩心整体无拼接缝，满足扫描技术工作指南要求；⑤扫描完毕后，整体检查本次扫描图像质量，记录岩心扫描长度，合格后将滚动扫描图像保存；⑥扫描过程中填写矿石扫描工作班表，矿石扫描记录责任表。

1.5.3 图像存储

每次完成白光平动和滚动扫描后，录入本次扫描钻孔的档案号、钻孔孔号、钻孔箱号、矿石回次号、矿石格次号、总箱数，确认完毕后，再点击保存按钮保存本次扫描图像。

1.6 岩心图像裁剪与拼接

实物地质矿石图像数字化扫描成图像后，要对扫描的矿石图像进行裁剪、拼接及清晰化处理，其裁剪与拼接技术操作的技术要求主要包括以下几个方面：

（1）图像剪切时，应把扫描图像尽可能的全部裁剪下来，并保持该矿段的完整。

（2）图像裁剪以每个箱格为单位进行矿石图像裁剪。

（3）按格号裁剪时，同一格中出现不同回次，需要对不同回次的矿石分别进行裁剪保存。

（4）矿图拼接分为平扫图像和滚扫图像两种拼接，这两种都要求做到无缝拼接。

（5）对于不能直接对应深度信息的滚扫图片，采用像素计算法，利用平扫图片深度信息计算出对应滚扫图片的深度，实现精确定位。图像裁剪工作文件夹命名为“矿区名称+钻孔编号”，如“河北省某某金矿接替资源勘查ZK4005”，裁剪时录入文件名、矿区名、钻孔编号、进尺起始深度、格号、箱号等信息，经裁剪后形成2 种同名文件分别用于存储图像和文字信息，文件命名规则为“HC+回次号”组成，如“HC32-1”代表32 回次的第1 张岩心图像和文字信息。

1.7 数据录入

扫描完成后，需要把各钻孔矿石图文信息录入数据库。数据来源包括实物地质资料目录清单，地质描述，柱状图，薄片鉴定报告等。数据整理方式采用手动输入、OCR 识别、公式自动计算等方式提取文字信息。生成的数据表格有：实物地质资料综述表、钻孔基础信息表、钻孔数据表、层号表、采样表、架位表、地质描述表、平扫图像信息表、滚扫图像信息表、薄片信息表、标本信息表等。

1.8 图文柱状图

矿石图像扫描裁剪拼接及图文信息录入数据库后，成图系统软件可以自动生成图文综合柱状图。图文综合柱状图是反映岩心信息的重要组成部分，它包括加载矿区基本信息、钻孔号、孔深、矿石平扫图像、矿石滚扫图像、地质描述、矿石分析化验数据，还包括综合柱状图实时绘制、选段查询、修改比例尺、数据悬浮提示等。

1.9 编写综合柱状图工作小结及相关图文资料备份

一个矿区或者一个钻孔扫描工作全部完成后，需编写岩心扫描工作小结。小结工作内容应该全面反映矿石扫描中的信息及扫描中出现的问题和处理的结果及情况说明信息。

扫描完成后需要进行对矿石扫描图像和成图相关资料进行数据备份，包括矿石扫描所形成的扫描原始图像数据、裁剪后的图像数据、实物地质资料目录清单、钻孔基础信息表、钻孔柱状图、钻孔回次数据表、层号信息表、地层描述表、采样信息表以及相关形成的电子资料数据。

2 图像扫描注意事项

（1）矿石扫描时，通常根据矿石的特征，通过扫描仪器调节光源的亮度值，使扫描获取的图像尽可能接近矿石本身自有的颜色，整体观察图像应与实物颜色基本一致，如果出现色差需要调节光源亮度，一直达到自然状态下矿石自有颜色基本即可。

（2）对于颜色较深矿物，因矿石的反光率不同，应适当加大或者缩小光源亮度增强图像清晰度，防止因图像过暗或者曝光过度而无法辨识矿物。

（3）对劈心采样后的关键矿石进行采集图像时，由于矿石不是完好的圆柱，不能获取旋转360°外表面图像信息，应开展两次平面采集，首先采集较为平整的切割面图像信息，然后翻转矿石，采集另一面图像信息。

（4）对于采用不同劈心设备采取的矿石或者同一格内高度不在同一平面内矿石，这种情况比较特殊，通常需要在不同高度的矿石下面铺设一层细沙，使其上表面保持在同一高度范围内，这样在扫描过程中就可以保持在同一水平面内，扫描出来的图像就可以保持清晰可见，不会因高低不一样不能扫描出清晰图像。

（5）光源亮度值与实物性能建立模板库，进行标准化设置。防止由于不同人眼对颜色的识别度不同而出现同类矿石图像差异较大，影响矿石图像的专业观察和应用。

（6）高分辨率扫描仪扫描矿石，需要有高要求的光线控制、高质量的扫描流程和高准确性的质检方案，使得扫描图像数据高清、精准、保真、美观，实现看图如看物，线上观察和线下观察无区别。

3 扫描成图系统其他功能

扫描成图系统完成了以档案号为目录、以矿石为主的实物地质资料数据库，建立了实物岩心初步数字化系统，形成了以档案号、钻孔号为主线的实物地质资料图文管理系统，实现了实物地质资料的数据管理和展示。实物地质数据展示主要包括：图文浏览（柱状图、岩心相册、岩心滚扫图像三维重建），矿物上下架图像浏览、矿物分析数据可视化、自动标记见矿深度区域、实物数字化统计、多孔对比等。

3.1 上下架图片展示

按钻孔号对上架图像与下架图像分别展示，可进行上下架图像对比查看，图像支持缩放功能。

3.2 矿物分析数据可视化

矿物采样分析结果数据通过深度进行排序并显示，在柱状图中可直观浏览矿物含量分布趋势，分析结果悬浮显示。矿物数据与趋势图实时切换，既可查看分析数据，也可通过图形显示，直观查看矿物分布走向，形成数据图形联动。

3.3 自动标记见矿深度区域

在柱状图中，可自动对见矿深度区域进行标记，红色区域为见矿深度范围。双击红色区域，快速直达见矿深度，通过岩心图像、地质描述、矿物含量等数据联动，方便快捷的查阅相关信息。

3.4 实物矿石扫描统计

按分库名进行相关检索，统计分库已完成矿石扫描的钻孔数量，矿石长度，矿石扫描类型等。汇总统计当前数据库中档号、钻孔、岩心、薄片、标本数量，并分类统计分库的矿石扫描情况等。

3.5 多孔对比

以柱状图形式对比同档号不同钻孔或者不同档号下不同钻孔的信息，根据档号、钻孔号查询钻孔下的矿石（白光平扫图像、白光滚扫图像）、地质描述信息、矿物分析数据，进行见矿深度对比、矿物特性对比、矿石图像对比、矿物数据对比等。

4 结语

很多矿石在长期保管后，由于风化等原因，其表面颜色、纹理、矿物组分、矿脉特征等都发生了显著变化，很难反映其原始面貌。利用图像扫描技术能及时通过已经扫描完成的矿石数据，进行各项数据对比，结合各类数据深入分析地层及矿床矿层分布状况；扫描矿石图像再将矿石图像信息和钻孔基本数据信息、测试分析数据及相关地质资料信息等各类数据信息结合在一起形成矿石综合柱状图，通过对矿石综合柱状图、扫描图像和实物分析对比，有助于地质技术人员更加高效、便捷地开展工作，提高库藏管理水平，还可以作为一项地质矿物数字化的基础资料，通过网络系统共享资源，进一步提高实物矿物利用率，增加社会大众认知度。