Petrographic Thin Section Analysis Essay

This paper reviews published conservation research that utilizes digital image analysis of petrographic thin sections. Examples involve quantifying quartz microcrack patterns to analyze stone deterioration, conducting porosimetric studies of stone, examining grain-size distribution and grain shape in stone, comprehensively evaluating deterioration mechanisms of stone, studying conservation treatments of stone, characterizing cementitious materials, analyzing ceramic materials, and measuring layer thickness on a variety of materials. Background issues that must be understood before undertaking or evaluating image analysis include experimental design and statistical validity, calibration, image quality, and image enhancement (preprocessing of images). Early work often required in-house computer programs; recent studies make use of new comprehensive image analysis packages. With the emergence of these packages that provide fast preprocessing and measurement of a wide range parameters, we can expect increasing use of image analysis of petrographic thin sections as an analytical tool in the future. /// Un compte-rendu des recherches dans le domaine de la conservation concernant l'analyse d'images numèriques de plaques minces pètrographiques RÉSUMÉ--Cet article faite le compte-rendu des recherches déjà publiées dans le domaine de la conservation concernant l'analyse d'images numériques de plaques minces pétrographiques. Ces analyses d'images peuvent servir à identifier des réseaux de micro-fissures sur le quartz, ce qui indiquerait une détérioration de la pierre. Elles peuvent aussi permettre des études sur la porosité de la pierre, l'examen de la distribution et de la forme des constituantes de la pierre, l'évaluation des mécanismes de détérioration de la pierre, l'analyse des traitements de restauration de la pierre, la caractérisation des matériaux de cimentation, l'analyse des céramiques, et enfin la mesure de l'épaisseur des couches d'une grande variété de matériaux. Certains principes fondamentaux doivent être compris avant d'évaluer ou d'entreprendre l'analyse d'images numériques, par exemple le design expérimental, la validité statistique, la calibration, la qualité de l'images et l'accentuation d'images (pré-traitement d'image). Au début, l'analyse d'images numérique requérait des programmes informatiques spécifiques, alors que les études récentes utilisent de nouveaux programmes sophisqués, mais courants, d'analyse d'images. Avec I'arrivée d ces nouveaux programmes qui permettent un pré-traitement rapide et facilitent la mesure d'une vaste gamme de paramètres, l'analyse d'images numériques des plaques minces pétrographiques devrait devenir pratique courante dans le futur. /// Reseña del anàlisis de imagen digital de secciones delgadas petrogràficas en la investigación en conservación RESUMEN--Este artículo reseña los trabajos de investigación publicados sobre conservación que utilizan análisis de imagen digital de secciones delgadas petrográficas. Los ejemplos incluyen la cuantificación de patrones de micro grietas de cuarzo para analizar el deterioro de la piedra, los estudios de porosimetría de la piedra, el examen de la distribución del tamaño y la forma del grano en la piedra, la evaluación exhaustiva de los mecanismos de deterioro de la piedra, el estudio de los tratamientos de conservación de la piedra, la caracterización de los materiales cementosos, el análisis de los materiales de cerámica y determinaciones del grosor de las capas de una variedad de materiales. Problems de fondo que deben ser comprendidos antes de asumir el análisis de la evaluación de la imagen incluyen diseños experimentales y validación estadística, calibración, calidad de la imagen, y mejoramiento de la calidad de la imagen ("preproceso" de la imagen). Los primeros estudios frecuentemente requerían de primeros estudios frecuentemente requerían de programas de computación desarrollados por el investigador; estudios recientes hacen uso de nuevos paquetes de software comerciales detallados de análisis de imagen. Con la aparición de estos paquetes que proveen preprocesamiento rápido y medición de un amplio rango de parámetros,podemos esperar un incremento del uso del análisis de la imagen de secciones delgadas petrográficas como una herramienta analítica en el futuro. /// Revisão das imagens digitais das análises petrográficas de camada fina para a pesquisa em conservação RESUMO--Este artigo revê trabalhos publicados sobre pesquisa em conservação que utilizam imagens digitais de análises petrográficas de camada fina. Os exemplos envolvem a quantificação de padrões de microfissuras de quartzo para a análise da deterioração da pedra, estudos sobre a microcondução porosa da pedra, exames sobre a distribuição dimensional do grão da pedra e sobre o seu formato, ampla avaliação dos mecanisoms da deterioração da pedra, estudo de tratamentos de conservação da pedra, caracterização de materiais de cimentação,anàlise de materiais cerâmicos e a medição da espessura das camadas de uma variedade de materiais. Algumas questões que devem ser entendidas antes da realizção ou avaliaço das análises das imagens incluem projeto exerimental e validação estatística, calibração, qualidade de imagem e realce da imagem ("pré-processamento" de imagens). Os trabalhos anteriores frequentmente requeriam programs de computador desenvolvidos de forma doméstica; estudos recentes fazem uso de pacotes de imagens analíticas mais novos e mais completos. Com o surgimento destes pacotes que proporcionam mais rápidos préprocessamento e medição de uma variedade alargada de parâmetros, pode-se esperar um aumento do uso de imagens digitais das análises petrográficas de camada fina como uma ferramenta analítica no futuro.

Image Processing and Machine Learning Approaches for Petrographic Thin Section Analysis

Authors
Semen Budennyy(Center for Engineering and Technology of Moscow Institute of Physics and Technology) | Alexey Pachezhertsev(Center for Engineering and Technology of Moscow Institute of Physics and Technology) | Alexander Bukharev(Center for Engineering and Technology of Moscow Institute of Physics and Technology) | Artem Erofeev(Center for Engineering and Technology of Moscow Institute of Physics and Technology) | Dmitry Mitrushkin(Center for Engineering and Technology of Moscow Institute of Physics and Technology) | Boris Belozerov(NTC Gazpromneft)
DOI
https://doi.org/10.2118/187885-MS
Document ID
SPE-187885-MS
Publisher
Society of Petroleum Engineers
Source
SPE Russian Petroleum Technology Conference, 16-18 October, Moscow, Russia
Publication Date
2017
Document Type
Conference Paper
Language
English
ISBN
978-1-61399-587-7
Copyright
2017. Society of Petroleum Engineers
Disciplines
6.1.5 Human Resources, Competence and Training, 1.2.3 Rock properties, 6 Health, Safety, Security, Environment and Social Responsibility, 6.1 HSSE & Social Responsibility Management, 7.6.6 Artificial Intelligence, 5.5.2 Core Analysis
Keywords
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