پژوهش نفت

پژوهش نفت

بررسی تأثیر طیف رنگی تصاویر ورودی در فرآیند افزایش کیفیت تصاویر با استفاده از یک روش جدید بر پایه شبکه های مولد متخاصم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف
2 دانشکده شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
10.22078/pr.2025.5735.3550
چکیده
بازسازی تصاویر با وضوح بالا از تصاویر بی کیفیت، یکی از چالش های اساسی در پردازش تصویر است. در مدل سازی محیط متخلخل با استفاده از تصاویر بدست آمده از میکروتوموگرافی کامپیوتری ، به دلایل متفاوتی از جمله هزینه بر بودن و پیچیدگی محاسباتی استفاده از تصاویر باکیفیت معمولا تصاویر با کیفیتی از این محیطه ا در دسترس نیست. با توجه به پیشرفت توسعه مدل هایی از جمله شبکه های چندمقیاسی امکان استفاده از جزئیات بیشتر تصاویر در بخش هایی از مدل فراهم شده و نیاز به تصاویر باکیفیت بیش از پیش احساس می شود. امروزه شبکه های مولد متخاصم به عنوان ابزاری کاربردی در افزایش کیفیت تصاویر استفاده می شوند. این شبکه ها با استفاده از جفت تصاویر باکیفیت و بی کیفیت آموزش دیده و در آینده با ورودی گرفتن تصاویر بی کیفیت، تصاویر با کیفیت را تولید می کنند. تصاویر نهایی مورد استفاده در مدل سازی شبکه حفرات تصاویر باینری بوده ولی در صورت استفاده از تصاویر باینری به عنوان ورودی فرآیند افزایش کیفیت تصاویر ممکن است منجر به حذف جزئیات شود. بدین منظور در این پژوهش تاثیر استفاده از تصاویر خاکستری یا باینری به عنوان ورودی در فرآیند آموزش مدل بررسی می شود. تصاویر خاکستری یک نمونه ماسه سنگ Brea به عنوان ورودی اصلی در نظر گرفته شده و تصاویر باینری با استفاده از تصاویر خاکستری و تحقق تخلخل واقعی نمونه سنگ تولید می شوند. در این پژوهش از یک مدل جدید با عنوان RealESRGAN جهت افزایش کیفیت تصاویر استفاده می شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the effect of the color spectrum of input images in the process of increasing image quality using a new method based on adversarial generative networks

نویسندگان English

Alireza ElahiKhaledi 1
Saeid Jamshidi 2
Mohsen Masihi 3
1 Department of Chemical and Petroleum Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
2 Department of Chemical and Petroleum Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
3 Department of Chemical and Petroleum Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده English

Reconstructing high-resolution images from poor-quality images is one of the basic challenges in image processing. In modeling porous media using images obtained from computed microtomography (Micro-CT), high-quality images of these media are usually unavailable for different reasons, including the cost and computational complexity of high-quality imaging. With the advancement in the development of multiscale networks, it is possible to use more image details in these networks, and there is a further need for high-quality images. Today, adversarial generative networks are used as a practical tool in increasing image quality. These networks are trained using pairs of high-quality and low-quality images and then, they produce high-quality images by taking low-quality images as input. The final images used in modeling the porous media are binary images, but using binary images as input in the image quality enhancement process may result in detail loss. For this purpose, this study investigates the effect of using grayscale or binary images as input in the model training process. Grayscale images of a Brea sandstone sample are taken as the main input and binary images are generated using grayscale images and the realization of the real porosity of the rock sample. In this research, a new model called RealESRGAN is used to enhance the quality of the images.

کلیدواژه‌ها English

Generative Adversarial Network (GAN)
Real ESRGAN Model
Grayscale Image
Binary Image
Pore Network Modeling
 
[1]. Alreshedan, F. and Kantzas, A. (2016). Sensitivity Analysis of the Effect of Pore Structure and Geometry on Petrophysical and Electrical Properties of Tight Media: Random Network Modeling. Journal of Petroleum Science and Technology, 6(1), 28-45. doi: 10.22078/jpst.2016.566.##
[2]. Dong, H. and Blunt, M.J., (2009). Pore-network extraction from micro-computerized-tomography images. Physical Review E—Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 80(3), 036307. doi: 10.1103/PhysRevE.80.036307.##
[3]. Zoeir, A., Tabatabaei Nejad, S. A., Qajar, J. (2019). An Estimation of Multiphase Relative Permeabilities in Reservoir Cores from Micro-CT Data, Journal of Petroleum Science and Technology, 9(2), 18-29. doi: 10.22078/jpst.2018.3237.1516.##
[4]. Blunt, M.J., Bijeljic, B., Dong, H., Gharbi, O., Iglauer, S., Mostaghimi, P., Paluszny, A. and Pentland, C., (2013). Pore-scale imaging and modelling. Advances in Water resources, 51, 197-216. doi: 10.1016/j.advwatres.2012.03.003.##
[5]. Carman, P.C., (1939). Permeability of saturated sands, soils and clays. The Journal of Agricultural Science, 29(2), pp.262-273. doi: 10.1017/S0021859600051789.##
[6]. Wu, Y., Tahmasebi, P., Lin, C., Munawar, M.J. and Cnudde, V., (2019). Effects of micropores on geometric, topological and transport properties of pore systems for low-permeability porous media. Journal of Hydrology, 575, pp.327-342. doi: 10.1016/j.jhydrol.2019.05.014.##
[7]. Wu, X., Wang, F., Xiao, Z., Zhang, Y., Zhao, J., Fang, C. and Wei, B., (2024). Multiscale pore network modeling and flow property analysis for tight sandstone: a case study. Journal of Geophysics and Engineering, 21(1), pp.47-59. doi: 10.1093/jge/gxad092.##
[8]. Liu, Y., Guo, C., Cao, J., Cheng, Z., Ding, X., Lv, L., Li, F. and Gong, M., (2020). A new resolution enhancement method for sandstone thin-section images using perceptual GAN. Journal of Petroleum Science and Engineering, 195, p.107921. doi: 10.1016/j.petrol.2020.107921.##
[9]. Singh, K. and Kapoor, R., (2014). Image enhancement using exposure based sub image histogram equalization. Pattern Recognition Letters, 36, pp.10-14. doi: 10.1016/j.patrec.2013.08.024.##
[10]. Zhao, Z., Gao, W., Chang, J., Chen, Y., Zhang, Q., Wang, B. (2022). An Analysis of Deep Neural Network Model in Recognition of Mud Cuttings Image for Practical Applications, Journal of Petroleum Science and Technology, 12(4), pp. 53-61. doi: 10.22078/jpst.2023.4852.1812.##
[11]. Pan, Z., Yu, W., Yi, X., Khan, A., Yuan, F. and Zheng, Y., (2019). Recent progress on generative adversarial networks (GANs): A survey. IEEE access, 7, pp.36322-36333. DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2905015.##
[12]. Krichen, M., (2023), July. Generative adversarial networks. In 2023 14th International Conference on Computing Communication and Networking Technologies (ICCCNT) (pp. 1-7). IEEE. doi: 10.1109/ICCCNT56998.2023.10306417.##
[13]. Goodfellow, I., Pouget-Abadie, J., Mirza, M., Xu, B., Warde-Farley, D., Ozair, S., Courville, A. and Bengio, Y., (2014). Generative adversarial nets. Advances in neural information processing systems, 27. doi: 10.1145/3422622.##
[14]. Ledig, C., Theis, L., Huszár, F., Caballero, J., Cunningham, A., Acosta, A., Aitken, A., Tejani, A., Totz, J., Wang, Z. Gorelick S., and Shi, W., (2017). Photo-realistic single image super-resolution using a generative adversarial network. In Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition (pp. 4681-4690). doi: 10.48550/arXiv.1609.04802.##
[15]. Wang, X., Yu, K., Wu, S., Gu, J., Liu, Y., Dong, C., Qiao, Y. and Change Loy, C., (2018). Esrgan: Enhanced super-resolution generative adversarial networks. In Proceedings of the European conference on computer vision (ECCV) workshops (pp. 0-0). doi: 10.48550/arXiv.1809.00219.##
[16]. Wang, X., Xie, L., Dong, C. and Shan, Y., (2022). Realesrgan: Training real-world blind super-resolution with pure synthetic data supplementary material. Computer Vision Foundation open access, 1(2), 2. doi: 10.1109/ICCVW54120.2021.00217.##
[17]. Shams, R., Masihi, M., Boozarjomehry, R.B. and Blunt, M.J., (2020). Coupled generative adversarial and auto-encoder neural networks to reconstruct three-dimensional multi-scale porous media. Journal of Petroleum Science and Engineering, 186, p.106794. doi: 10.1016/j.petrol.2019.106794.##
[18]. Shams, R., Masihi, M., Boozarjomehry, R.B. and Blunt, M.J., (2021). A hybrid of statistical and conditional generative adversarial neural network approaches for reconstruction of 3D porous media (ST-CGAN). Advances in Water Resources, 158, 104064. doi: j.advwatres.2021.104064.##
[19]. Liang, Y., Wang, S., Feng, Q., Zhang, M., Cao, X. and Wang, X., (2024). Ultrahigh-resolution reconstruction of shale digital rocks from FIB-SEM images using deep learning. SPE J., 29(3), 1434-1450. doi: 10.2118/218397-PA.##