1、光学测井中的图像处理技术光学测井中的图像处理技术李代林中国石油大学（华东）20142014年年1212月月报告内容报告内容一、研究背景一、研究背景二、研究现状三、研究内容四、展望2研研究背景究背景3井下成像探测技术是从井下成像探测技术是从20世纪世纪80年代开始在国内外发展的年代开始在国内外发展的一门检测技术，经过多年的发展，由最初的井下照相发展一门检测技术，经过多年的发展，由最初的井下照相发展到井下光学摄像、超声波成像测井等井下成像探测技术到井下光学摄像、超声波成像测井等井下成像探测技术成像测井提供大量的物理信息，以此为基础给出分辨率高、可靠的二维或三维目的层的物理参数图像，研究各种非均质非
2、线形问题，评价油、气产层和其它勘探开发问题。光学成像光学成像 图像噪声严重，分辨率低图像噪声严重，分辨率低如何提高浑浊井液中图像清晰度分辨率就是本课题的背景。如何提高浑浊井液中图像清晰度分辨率就是本课题的背景。背景光学测井工光学测井工 作作 原原 理理 利用光纤、测井电缆或同轴电缆将井利用光纤、测井电缆或同轴电缆将井下摄像机下入井筒内，在途中进行匀速的下摄像机下入井筒内，在途中进行匀速的图片采集。拍摄到的井下情况可以直接在图片采集。拍摄到的井下情况可以直接在监视器屏幕上显示出来，并利用相关软件监视器屏幕上显示出来，并利用相关软件对图片进行后期分析处理。从而可以使现对图片进行后期分析处理。从而可
3、以使现场工作人员准确、直观、实时地观察到井场工作人员准确、直观、实时地观察到井下任何一点的情况。下任何一点的情况。工作过程中，井下摄像机拍摄井下情工作过程中，井下摄像机拍摄井下情况的单帧灰度图像，经压缩处理面板进行况的单帧灰度图像，经压缩处理面板进行A/DA/D转换和压缩后，通过电缆传输到地面，转换和压缩后，通过电缆传输到地面，然后解压缩处理仪进行处理后，在监视器然后解压缩处理仪进行处理后，在监视器上显示出来，并可进行录制和打印。上显示出来，并可进行录制和打印。井下摄像机5检测套管和油管的漏失点检测井内落物的位置检测流体和颗粒的进入检测井下设备的工作条件和工作状况裸眼井测井应用应用报告内容报告
4、内容一、研究背景及研究意义二、国内外研究现状二、国内外研究现状三、研究内容四、展望理学院开题报告理学院开题报告6 国内外现有的井下光学成像仪器的外径 一般为43mm，耐温120，耐压60MPa。传输视频图像24帧/秒，水平、垂直分辨率1mm，检测深度不低于5000m.国内外研究现状国内外研究现状若要成功的进行视像测井，应根据对井下污浊、不透明流体的情况进行规划并结合井筒准备和预先清洗。成功测井的前提是清晰、透明的流体，例如清水、干燥气体及空气。流体光学通透性流体光学通透性是决定光学测井的决定性因素。影响因素细粒运移、出砂 原油 结垢/沥青 气体 污水 国内外研究现状国内外研究现状 为验证井下水
5、质，可在井口取水样并放置24小时。水样在地面被乳化，然后油水分离，且无淤泥微粒。水样的质量即代表了井下状况。采用硬币检测法来验证水样的清晰度如果24小时后，水样不清晰，则需要对井下介质进行处理。对需要维修的大部分油井来说，清晰的水质很难获得，大大限制了光学测井应用范围大大限制了光学测井应用范围。9报告内容报告内容一、研究背景及研究意义二、国内外研究现状三、研究内容三、研究内容四、展望10研究内容11研究内容1、水下光传输水下光传输4、水下图像彩色化处理、水下图像彩色化处理3、图像增强算法、图像增强算法2、试验装置、试验装置12图1 水的吸收特性一、水下光传输性质1 水体的吸收海水本身的光散射海
6、水本身的光散射 密度起伏 各向异性水分子运动方向的起伏 以及溶解物质的浓度起伏。悬浮粒子的光散射悬浮粒子的光散射 海水介质中悬浮粒子对于光的散射作用 浓度 折射率的分布 形状大小的分布由于上述条件复杂，其严格理论还不存在，理论上主要是用等效的Mie理论来描述。132 水体的散射一、水下光传输性质一、水下光传输性质14偏振光辐亮度传递模型海水衰减辐亮度增加散射光的偏振态与原入射光的偏振散射光的偏振态与原入射光的偏振态存在一定差异，通过计算机模拟态存在一定差异，通过计算机模拟建立不同偏振态下辐亮度传递模型建立不同偏振态下辐亮度传递模型辐亮度减小前向散射因辐射传递方程是一种微分积分方程，一般难以解析
7、求解。我们采用蒙特卡罗方法结合米氏散射理论获得偏振光的散射规律和辐射传递方程的数值解。基于光在传输时，在两个相互垂直方向的散射和吸收，我们建立光强在二维平面内传播模型，其数学模型如下：Z=p+255*exp(-b*x)+c*exp(-b*x)2+g*exp(-b*x)3+m*exp(-b*x)4+255*exp(-e*y)+f*exp(-e*y)2+k*exp(-e*y)3+n*exp(-e*y)4;15一、水下光传输性质16图2-a 水下摄像机拍摄图图2-b 三维光强分布图 图2-c 等光强分布图一、水下光传输性质170501001502002503003504004505000501001
8、50200250 图 3-a 泥水悬浮液中成像图e 图 3-b泥水悬浮液中Matlab模拟图 图3-c 拟合后的等光强线图 图3-d 拟合后等光强图一、水下光传输性质泥水悬浮液中光强传递图18泥水悬浮液中光强传递图一、水下光传输性质二、实验装置19实验装置二、实验装置20LCVR标定结果三、图像增强算法21 1971年Land和 McCann提出一种色彩恒常性论，即Retinex理论。色彩恒常性理论认为人眼对体颜色和亮度的感知在外界环境的照射条件发生化时仍能保持相对不变，即人度的感知仅与物体表面对外界环境照射光的反射有关 而与外界环境的照射无关。Retinex算法就是从原始图像中分离出外界环境
9、的照射光分量和反射光分量，剔除外界环境的照射光分量，保留反射光分量，还原物体的本来面貌，实现对原始图像的增强。色彩恒常性理论三、图像增强算法22 该理论认为一幅图像F(x,y)可由照射光分量L(x,y)和反射光分量R(x,y)组成:F(x,y)=R(x,y)L(x,y)图像增强的关键是从原始图像有效的信息中滤除照射光分量 由此可得 LnR(x,y)=LnF(x,y)-L(x,y)三、图像增强算法23硬币树叶三、图像增强算法24四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理25水下图像彩色化处理图像处理图像处理1、图像预处理1、使用全方位多结构元的自适应噪声滤除算法去除噪声2、图像偏振化处理2、色彩重
10、建根据HSV颜色空间重构26oooI=I0+I9 0Q=I0-I9 0U=2 I4 5-I0-I9 0oooo四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理27四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理222QUVPI1arctan2UQ28HSV(Hue,Saturation,Value)是根据颜色的直观特性由A.R.Smith在1978年创建的一种颜色空间,也称六角锥体模型(Hexcone Model)。四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理29四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理30岩石金属木头四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理四、水下图像彩色化处理水下图像彩色化处理31四、水下图像
11、彩色化处理水下图像彩色化处理32岩石金属木头报告内容报告内容一、研究背景及研究意义二、国内外研究现状四四、展望三、研究内容3334未来展望未来展望未来展望未来展望35侦察水下施工位置观察控制水下作业探测水雷、鱼雷考察海底地貌情况海洋生物生活习性和活动规律感兴趣研究-机场安检THZ图像处理36前期图像工作-机场安检图像处理37其它感兴趣研究油田测控2.3 控制子系统工控机西门子PLC及扩展模块通信接口模块中继器2014年11月4号至7号在大庆油田105队施工的H76-1-2井进行了项目试验。完成了设备的调试和安装，按照合同要求技术指标对整套地面循环自动控制系统进行试验。谢谢各位老师聆听指导！谢谢各位老师聆听指导！
