基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究

王琼, 杨杰, 霍凤财, 董宏丽, 任伟建, 于涛. 2024. 基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究. 地质通报, 43(6): 938-946. doi: 10.12097/gbc.2022.10.002
引用本文: 王琼, 杨杰, 霍凤财, 董宏丽, 任伟建, 于涛. 2024. 基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究. 地质通报, 43(6): 938-946. doi: 10.12097/gbc.2022.10.002
WANG Qiong, YANG Jie, HUO Fengcai, DONG Hongli, REN Weijian, YU Tao. 2024. Lithology identification method of rock thin section images based on MobileViT. Geological Bulletin of China, 43(6): 938-946. doi: 10.12097/gbc.2022.10.002
Citation: WANG Qiong, YANG Jie, HUO Fengcai, DONG Hongli, REN Weijian, YU Tao. 2024. Lithology identification method of rock thin section images based on MobileViT. Geological Bulletin of China, 43(6): 938-946. doi: 10.12097/gbc.2022.10.002

基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究

  • 基金项目: 黑龙江省自然科学基金项目《基于分布式算法和多源异构井筒数据驱动的页岩储层有利区评价研究》(编号:LH2023F007)
详细信息
    作者简介: 王琼(1969− ),女,教授,从事图像处理和智慧油田等方面的研究。E−mail:765575098@qq.com
    通讯作者: 霍凤财(1976− ),男,副教授,从事智能控制和图像处理等方面的研究。E−mail:huofc@126.com
  • 中图分类号: P588

Lithology identification method of rock thin section images based on MobileViT

More Information
  • 岩石薄片图像中包含了大量肉眼无法观察到的地质特征信息,对岩石薄片图像的岩性识别结果为后续的石油勘探和开发奠定了基础。针对岩性识别数据集不均衡、识别模型参数多等问题,提出一种改进的轻量化MobileViT模型,该模型针对涵盖了90%以上常见岩性的岩石薄片图像进行建模分析。首先,为使模型更好地学习到每类岩石薄片图像中所包含的独特特征,对数据集进行数字增加。其次,使用GELU替换MobileViT中MV2模块中常规ReLU6,从而作为该模块的激活函数,有效解决神经元死亡的问题,提升模型的收敛速度。最后,划分训练集和测试集,使用余弦退火算法自动更新学习率,以迁移学习加速训练过程,实现岩石薄片图像中针对岩性的自动识别。实验结果表明,改进后的MobileViT对岩性识别的准确率达82.9%,模型的参数仅为7.66M,通过实例验证该算法具有较好的鲁棒性。

  • 加载中
  • 图 1  技术路线

    Figure 1. 

    图 2  MobileViT特征提取流程

    Figure 2. 

    图 3  ReLU6函数图像

    Figure 3. 

    图 4  GELU激活函数图像

    Figure 4. 

    图 5  马鞍面及鞍点

    Figure 5. 

    图 6  余弦退火算法学习率

    Figure 6. 

    图 7  图像扩充

    Figure 7. 

    图 8  训练过程准确率

    Figure 8. 

    图 9  验证图像与数据集中图像对比

    Figure 9. 

    表 1  岩石薄片图像种类及数量分布

    Table 1.  Types and quantity distribution of rock slice images

    岩石
    类型
    岩性 种类 数量
    沉积岩 火山碎屑岩、砂岩、泥页岩和粉砂岩、灰岩、
    白云岩、硅质岩、蒸发岩、其他内源沉积岩

    28

    699
    火成岩 超基性(超镁铁质)岩、基性岩、中性岩、
    酸性岩、碱性岩及相关岩石

    40

    963
    变质岩 糜棱岩、角岩、矽卡岩、大理岩、蛇纹岩、
    云英岩、板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、变粒岩、
    斜长角闪岩、麻粒岩、榴辉岩、混合岩、
    碎裂岩、含变余构造的变质岩


    40


    972
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    表 2  训练集的准确率与训练时长对比

    Table 2.  Comparison of training set accuracy and training time

    模型 最高准确率 是否迁移学习 训练时长/min
    ResNet50 90.2% 905.2
    ResNeXt50 88.1% 988.9
    VGG 62.3% 1034.0
    MobileViT 100% 505.4
    Improved_MobileViT 100% 422.3
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    表 3  测试集的准确率与模型参数对比

    Table 3.  The accuracy of the test set compared with the model parameters

    模型 准确率 参数量
    ResNet50 59.8% 97.49M
    ResNeXt50 56.9% 95.48M
    VGG 40.1% 527.79M
    MobileViT 80.2% 7.66M
    Improved_MobileViT 82.9% 7.66M
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出版历程
收稿日期:  2022-10-05
修回日期:  2022-12-08
刊出日期:  2024-06-15

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