岩石是天然产出的具有稳定外形的矿物集合体,是构成地球上层(地壳和上地幔)的主要物质,是构成地球物质的基本组成。根据成因,岩石一般分为火成岩、沉积岩、变质岩三大类。对岩石的描述记录可以追溯到公元前2000多年著的《山海经》,现代地质学的诞生也是始于200多年前赫顿(J. Hutton,1726–1797)与莱伊尔(C. Lyell,1797–1875)对岩石的描述与成因的“水火之争”。自Sorby在1880年将偏光显微镜引入岩石的研究中,诞生了基于岩石薄片的岩相学学科。岩相学研究在地质学研究中一直发挥着不可替代的作用,在分析测试手段大大发展的今天也不例外。显微镜下可以观察到许多前人看不到的岩石组成及其相互关系的现象,极大地帮助人类认识地球的规律与奥秘。通过偏光显微镜拍摄的岩石薄片照片称为岩石显微图像。
长期以来,科学家对岩石显微图像并没有形成统一的标准,迄今也没有统一规格的岩石显微图像数据库。科学家或者科研团队仅根据自己的需要和目标来拍摄少量的图像,置于学术论文或网络,作为科研成果的一部分或者教学材料。很大原因在于数字图像拍摄和存储的限制。随着近年来数字图像技术大发展,大规模拍摄和存储岩石显微图像成为了可能。越来越多的数字图像随之产生,因而非常有必要统一这些图像的标准和处理流程。
本次岩石显微图像数据集专题建设的目的是方便人机共用,既方便人类读取与使用,也利于计算机去读取与利用。前者很好理解,科学家需要更多的数据集来开展对比研究,来用于教学与大众科普。后者是指伴随着图像技术和人工智能技术的蓬勃发展,基于显微图像的岩石研究成为了可能。实现这种研究模式的一个重要前提就是要求一定数量的数据集和统一的标准和信息录入格式,这样才能更有效地实现这些数据的有效整合。
本数据集主要涉及沉积岩,本文主要研究讨论的也是沉积岩显微图像数据集的采集与处理标准(图1)。后续可依次建设岩浆岩、变质岩等岩石类型的采集与处理标准。
图1
岩石薄片偏光显微图像拍照和薄片鉴定主要流程示意图