КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ МИКРОСТРУКТУРЫ ГОРНЫХ ПОРОД ПО ИХ
ИЗОБРАЖЕНИЯМ В РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ

Рис. 3. РЭМ-стереоизображения поверхности образца песчаника.

    Количественная информация о высотах микрорельефа может быть получена с помощью фотограмметрической обработки стереоизображений. Существуют следующие зависимости между пространственными (X, Y, Z ) и плоскими (x', x", y') координатами объекта:

где x', x", y' - плоские координаты идентичных точек на левом и правом РЭМ-стереоизображениях, М - увеличение РЭМ-изображения, - угол наклона образца при стереосъемке.   

    Традиционная обработка РЭМ-стереоизображений включала в себя использование стереокомпаратора - прибора, давно применяемого в фотограмметрии и предназначенного для ручного определения величины параллакса между двумя идентичными точками на стереоизображениях. К сожалению, обработка даже одной РЭМ-стереопары с высоким разрешением, когда необходимо произвести несколько тысяч прецизионных измерений, требует при таком подходе до нескольких дней работы, что значительно сужает возможности стереометода, а также ограничивает его применение на практике.   

Рис. 4а. Результаты анализа РЭМ стереоизображений: а - трехмерная блок-диаграмма микрорельефа поверхности.

Рис. 4б. Результаты анализа РЭМ стереоизображений: карта изолиний микрорельефа.

    Указанная проблема была решена после создания нового метода компьютерного анализа РЭМ-стереоизображений, который реализуется посредством программно-аппаратного комплекса, состоящего из РЭМ "HITACHI S-800", сочлененного через интерфейсный блок с персональным компьютером типа IBM PC / AT [5]. Оцифровка полутоновых РЭМ-изображений осуществлялась по 256 уровням серого тона с требуемым разрешением от 128 ^x 128 до 1024 ^x 1024 пикселов (элементов, из которых строится изображение в компьютере).   
    Трехмерная реконструкция микрорельефа поверхности образца проводится с помощью специально разработанного пакета прикладных программ "СТЕРЕКОН" (стереореконструкция) [5]. Алгоритм объемной реконструкции построен по трехшаговой схеме: 1) этап предварительной обработки; 2) этап поиска и отождествления идентичных точек на обоих стереоизображениях; 3) вычисление объемных координат точек исследуемой поверхности по полученным величинам параллаксов между идентифицированными парными элементами стереоизображений.  На рис. 3 показаны РЭМ-стереоизображения поверхности образца песчаника.

Рис. 4в. Результаты анализа РЭМ стереоизображений: профиль микрорельефа по линии 0-0.

    Применение программы "СТЕРЕКОН" для анализа РЭМ-стереоизображений позволило получить принципиально новую информацию об объемных показателях микроструктуры этой горной породы.
    Таким образом, с помощью описанной программы была получена блок-диаграмма (рис. 4, а) трехмерного микрорельефа поверхности образца, которая позволяет более точно судить о характере микроструктуры породы в целом. В результате анализа также можно построить карту изолиний микрорельефа поверхности (рис. 4, б ) и получить профили микрорельефа вдоль любого заданного направления (рис. 4, в). Таким образом получаются данные о глубине пор и высоте выступающих минеральных частиц, то есть количественно оцениваются размер и форма структурных элементов, может быть рассчитана величина объемной пористости.
    Стереометрический метод открывает большие перспективы для проведения трехмерной реконструкции и получения объемных показателей микроструктуры горных пород: пористости, размера и формы структурных элементов и их ориентации в пространстве.

Назад| Следующая страница