巖石X射線CT信號的分頻處理.pdf

1、計算機(jī)斷層成像(Computed Tomography)簡稱CT,是X射線照相術(shù)與復(fù)雜的計算機(jī)信號處理方法相結(jié)合的產(chǎn)物,它在許多科學(xué)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,80年代后期,它被用于觀察巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。CT信號通常用CT數(shù)表示,并以圖形或圖像的形式展示。但是由于計算機(jī)灰度圖像以及人眼分辨能力的限制,需要提高巖石CT圖像分辨率,以便能夠在直觀分析CT信號時得到準(zhǔn)確判斷。 為了提供高質(zhì)量清晰的計算機(jī)灰度圖像,本文從CT機(jī)工作原理出發(fā),選擇了一

2、組同一試樣第一掃描斷面的實(shí)測CT數(shù)據(jù)作為研究對象,根據(jù)這些CT信號的特點(diǎn),應(yīng)用傅立葉變換和小波變換的濾波功能進(jìn)行分頻處理,通過對巖石CT信號進(jìn)行分解與重構(gòu),將CT信號分解為低頻信號和高頻信號兩部分。其中,低頻信號反映主體信息,高頻信號反映細(xì)節(jié)信息,總的處理目標(biāo)是“總體一致,細(xì)節(jié)突出”?！翱傮w一致”反映了低頻信號的可比性,“細(xì)節(jié)突出”則反映了高頻信號的清晰度。通過分頻后的CT低頻信號對比分析,發(fā)現(xiàn)低頻信號之間具有一致性,分頻之后的高頻信號

3、圖像分辨率比分頻前有所提高,并與裂紋有明顯的對應(yīng)關(guān)系。 分頻處理表明,CT低頻信號是一種確定性信號,相互之間具有可比性,反映了巖石試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的總體特征；CT高頻信號則表現(xiàn)為一種隨機(jī)信號,它反映了巖石試樣受外荷載作用過程中巖石內(nèi)部密度的變化和CT機(jī)引起的隨機(jī)干擾。通過分頻處理顯示兩種CT圖像,可顯著提高圖像分辨率。 為了獲得試樣在加荷過程中其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,采用了同心環(huán)和裂隙域兩種統(tǒng)計方案對高頻CT信號進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計,統(tǒng)計