Сегментация трехмерного FIB-SEM изображения с выраженным эффектом прозрачности пор

Abstract

Одним из методов изучения микроструктуры материалов является FIB-SEM томография, результатом которой является набор изображений последовательных срезов исследуемого образца. В нефтегазовой отрасли представляет интерес задача построения цифровой модели пористой структуры по данным FIB-SEM. В общем случае данная проблема все еще не решена, в частности, из-за эффекта прозрачности пор («pore-back»), который затрудняет автоматическую сегментацию изображений. Мы предлагаем новый трехмерный алгоритм сегментации, основанный на применении маркерного водораздела. Маркеры матрицы определяются при помощи оператора локальной дисперсии, маркеры пор — с помощью порогового преобразования и морфологического полуградиента. По эталонной разметке дается количественная оценка предлагаемого алгоритма в сравнении с двумя существующими. One of the promising methods for studying of materials microstructure is focused ion beam tomography (FIB-SEM). The result of the procedure is an image stack of a sample sequential layers. The reconstruction of the porous 3D structure from FIB-SEM data is an unresolved but important problem in oil and gas industry for the moment. The reason is pore-back artefacts, which complicate correct automatic segmentation of images. We present a new segmentation method based on a marker-controlled watershed. Matrix markers are found using variance filter, and markers for pores by threshold transform and morphological half-gradient. We evaluate our method numerically using manually labelled ground truth data and compare the outcome with the results of two existing algorithms.