Using computer-aided image processing to estimate chemical composition of igneous rocks: A potential tool for large-scale compositional mapping
Using computer-aided image processing to estimate chemical composition of igneous rocks: A potential tool for large-scale compositional mapping
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使用计算机辅助图像处理来估计火成岩的化学成分：大规模成分绘图的潜在工具
DOI：
10.1016/j.sesci.2020.12.003
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发表时间：
2021
影响因子：
2
通讯作者：
Farner, Michael
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Julin;Lee, Cin-Ty A.;Farner, Michael
数码相机，尤其是智能手机上的数码相机，导致了业余摄影师的激增。这里有趣的是使用智能手机摄像头结合实验室岩石的化学分析，对岩体和岩基等地质基岩进行快速、低成本的成分测绘。本文讨论了使用图像分析进行地球化学绘图的一些挑战。我们通过在不同光强度和条件（光谱）下的一系列实验来讨论颜色校准的方法。所有室内和室外实验均显示出良好的重现性，但会受到不同光强度、光照条件和相机曝光时间带来的偏差的影响。使用线性颜色校准方法可以大大减少这些偏差。然而，曝光过度和曝光不足的图像无法完全校准，因此我们讨论确保图像正确曝光的方法。我们将我们的方法应用于 59 个化学成分已知的天然花岗岩和镁铁质包体样本。多元线性回归已被探索用于将校准的岩石图像与化学成分联系起来。在岩石图像的所有色彩和纹理特征中，我们表明平均灰度级与主要氧化物浓度密切相关。使用露头的校准照片可以快速评估总体成分的细微变化。
Digital cameras, particularly on smartphones, have led to the proliferation of amateur photographers. Of interest here is the use of smartphone cameras to conduct rapid, low-cost compositional mapping of geologic bedrock, such as plutons and batholiths, in combination with chemical analyses of rocks in the laboratory. This paper discusses some of the challenges in geochemical mapping using image analysis. We discuss methods for color calibration through a series of experiments under different light intensities and conditions (spectra). All indoor and outdoor experiments show good reproducibility, but suffer from biases imparted by different light intensities, light conditions, and camera exposure times. These biases can be greatly reduced with a linear color calibration method. Over-exposed and under-exposed images, however, cannot be fully calibrated, so we discuss methods that ensure images are properly exposed. We applied our method to 59 natural granitoid and mafic enclave samples of known chemical composition. Multivariate linear regression has been explored for relating calibrated rock images with chemical compositions. Among all the chromatic and texture features of rock images, we show that average gray levels strongly correlate with major oxide concentrations. Subtle variations in bulk composition can potentially be rapidly assessed using calibrated photographs of outcrops.
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