岩石图文分析系统

1. 引言

1.1编写目的

本文档旨在明确海洋地质岩心图文分析系统的功能需求、性能指标及开发方向，规范项目规划、开发与测试流程，为开发团队提供明确的项目目标和验收标准。

1.2项目背景

在海洋地质研究中，岩心样本的孔洞、粒度及裂缝特征是评估地质构造、沉积环境及资源潜力的重要依据。传统分析方法依赖人工目视识别与统计，存在效率低、主观性强、数据一致性差等问题。为提升分析效率与准确性，需开发一套自动化图文分析系统，通过图像处理与机器学习技术，实现岩心图像的快速特征提取与量化统计，并支持可视化交互界面，满足科研与工程应用需求。

    1.3相关定义

    ​​孔洞​​: 岩心表面或内部因物理或化学作用形成的空洞结构

​​    粒度​​: 岩心颗粒的尺寸分布特征

​​    裂缝​​: 岩心表面的线性破裂痕迹

​​    等效直径​​: 与颗粒具有相同面积的圆的直径

​​    圆度​​: 描述颗粒接近圆形的程度指标

2. 任务概述

2.1 目标

开发一套基于Python的海洋地质岩心孔洞、粒度、裂缝图文分析系统，实现以下核心功能：

1. 支持常见图像格式(JPG/PNG/TIFF)的岩心图片导入与显示。
2. 自动识别并统计岩心图像中的孔洞、粒度及裂缝特征。
3. 提供交互式UI界面，支持参数调整、结果可视化及数据导出。
4. 生成分析报告，包含统计结果、特征分布图及原始图像标注。

2.2 运行环境

​操作系统​​: Windows 10/11    Python版本​​: Python 3.8+

​​依赖库​​:

• OpenCV 4.5+ (图像处理)
• NumPy 1.20+ (数值计算)
• Matplotlib 3.4+ (数据可视化)
• PyQt5 5.15+ (用户界面)
• SciPy 1.6+ (科学计算)
• scikit-image 0.18+ (图像分析)

3. 数据描述

3.1 数据采集

用户通过UI界面上传本地岩心图像，系统自动解析并缓存至临时目录。

3.2 数据格式

输入​​: RGB彩色图像(JPG/PNG/TIFF格式)

​​输出​​:

1. 标注图像(PNG格式)
2. 统计结果(CSV格式)
3. 分析报告(TXT格式)
4. 特征分布图(PNG格式)

3.3 数据精度

空间分辨率: 最小可识别特征尺寸为5像素

测量精度: 特征尺寸测量误差≤±2%

统计精度: 特征数量统计误差≤±3%

4. 功能需求

4.1 功能划分

1. ​​图像管理模块​​: 图像上传、显示与基础操作
2. ​​预处理模块​​: 图像增强与几何变换
3. ​​特征分析模块​​: 孔洞检测、粒度计算、裂缝识别
4. ​​结果展示模块​​: 可视化标注与统计分析
5. ​​报告生成模块​​: 分析结果导出与报告生成

4.2 功能描述

4.2.1 预处理模块

亮度/对比度调整​​: 亮度范围[-100,100]，对比度范围[0.1,3.0]

​​滤波降噪​​:

• 高斯滤波(内核尺寸1-15)
• 中值滤波(内核尺寸1-15)

​​边缘增强​​: 使用拉普拉斯算子增强特征边缘

​​几何变换​​:

• 旋转(角度精度1°)
• 裁剪(像素级精度)
• 镜像翻转(水平/垂直)

4.2.2 特征分析模块

​​孔洞检测​​:

• RGB转灰度图像
• 自适应阈值二值化