An image processing workflow is presented for the characterization of pore and grain size distributions in porous geological samples from X-ray microcomputed tomography (μCT) and scanning electron microscopy (SEM) images. The pore and grain size distributions of five sandstone samples including Berea, Buff Berea, Nugget, Castlegate, and Bentheimer, and one carbonate sample, Indiana limestone, are extracted using the proposed workflow. Two-dimensional size distributions acquired from SEM images were found to be biased toward smaller sizes misrepresenting the actual 3D distributions. Stereological techniques unfolded the measured 2D size distributions from SEM images to 3D distributions comparable with μCT results. While larger pores and grains can easily be detected from μCT and SEM images, the quantification of small-scale heterogeneities is severely influenced by their limits of resolution. We show that microstructural details resolved by SEM can significantly impact the pore and grain size distributions in sandstone and carbonate rock samples. For example, SEM-resolved microporosities in Indiana limestone result in bimodal distributions of pore and grain sizes, whereas μCT observations exhibit unimodal distributions. The acquired images and processed results are openly available and may be used by researchers investigating image processing, magnetic resonance relaxation or fluid flow simulations in natural rocks. The proposed methodology can be implemented to process μCT and SEM images of natural rocks as well as other types of porous materials.

提出了一种图像处理工作流程，用于从 X 射线显微计算机断层扫描 (μCT) 和扫描电子显微镜 (SEM) 图像表征多孔地质样品中的孔隙和粒度分布。使用建议的工作流程提取了五个砂岩样品（包括 Berea、Buff Berea、Nugget、Castlegate 和 Bentheimer）以及一个碳酸盐样品（印第安纳石灰岩）的孔隙和粒度分布。发现从 SEM 图像获得的二维尺寸分布偏向于较小的尺寸，从而歪曲了实际的 3D 分布。立体技术将测量的 2D 尺寸分布从 SEM 图像展开为与 μCT 结果相当的 3D 分布。虽然从 μCT 和 SEM 图像可以很容易地检测到较大的孔隙和晶粒，小规模异质性的量化受到其分辨率限制的严重影响。我们表明，SEM 解析的微观结构细节可以显着影响砂岩和碳酸盐岩样品中的孔隙和粒度分布。例如，印第安纳州石灰岩中 SEM 分辨的微孔隙导致孔隙和粒度的双峰分布，而 μCT 观察显示单峰分布。获取的图像和处理结果是公开可用的，可供研究图像处理、磁共振弛豫或天然岩石中的流体流动模拟的研究人员使用。所提出的方法可用于处理天然岩石以及其他类型的多孔材料的 μCT 和 SEM 图像。我们表明，SEM 解析的微观结构细节可以显着影响砂岩和碳酸盐岩样品中的孔隙和粒度分布。例如，印第安纳州石灰岩中 SEM 分辨的微孔隙导致孔隙和粒度的双峰分布，而 μCT 观察显示单峰分布。获取的图像和处理结果是公开可用的，可供研究图像处理、磁共振弛豫或天然岩石中的流体流动模拟的研究人员使用。所提出的方法可用于处理天然岩石以及其他类型的多孔材料的 μCT 和 SEM 图像。我们表明，SEM 解析的微观结构细节可以显着影响砂岩和碳酸盐岩样品中的孔隙和粒度分布。例如，印第安纳州石灰岩中 SEM 分辨的微孔隙导致孔隙和粒度的双峰分布，而 μCT 观察显示单峰分布。获取的图像和处理结果是公开可用的，可供研究图像处理、磁共振弛豫或天然岩石中的流体流动模拟的研究人员使用。所提出的方法可用于处理天然岩石以及其他类型的多孔材料的 μCT 和 SEM 图像。印第安纳州石灰岩中的 SEM 分辨微孔导致孔隙和粒度的双峰分布，而 μCT 观察显示单峰分布。获取的图像和处理结果是公开可用的，可供研究图像处理、磁共振弛豫或天然岩石中的流体流动模拟的研究人员使用。所提出的方法可用于处理天然岩石以及其他类型的多孔材料的 μCT 和 SEM 图像。印第安纳州石灰岩中的 SEM 分辨微孔导致孔隙和粒度的双峰分布，而 μCT 观察显示单峰分布。获取的图像和处理结果是公开可用的，可供研究图像处理、磁共振弛豫或天然岩石中的流体流动模拟的研究人员使用。所提出的方法可用于处理天然岩石以及其他类型的多孔材料的 μCT 和 SEM 图像。