ITTV20080155A1 - Metodo e sistema per l'identificazione delle rocce - Google Patents

Description

TITOLO: Metodo e sistema per l'identificazione delle rocce

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un metodo e sistema per l'identificazione delle rocce.

Come è noto, la crosta terrestre è composta da minerali e da rocce.

Un minerale è un composto chimico che si trova in natura, che ha una ben determinata composizione ed una struttura cristallina ben definita.

Ad oggi sono noti oltre 2000 tipi di minerali.

Una roccia è un aggregato di più specie minerali in diverse proporzioni e pertanto non è esprimibile con una formula chimica.

Le rocce contengono tutti i 92 elementi naturali, diversamente combinati tra loro per formare i vari tipi di rocce.

Questo dà luogo a una vastissima possibilità di combinazioni: ad oggi infatti, le rocce classificate sono oltre 30000.

Le rocce vengono classificate in base alla loro conformazione mineralogica, strutturale ed altro.

Dato che le rocce sono aggregati di minerali, condizione necessaria per il loro riconoscimento è l'identificazione delle specie minerali che esse contengono .

Questa, però, non é una condizione sufficiente, infatti bisogna anche determinare in che rapporto stanno i minerali tra di loro, sia dal punto di vista della quantità, sia da quello delle relazioni spaziali, dei contatti e delle influenze reciproche .

In altri termini, per riconoscere con precisione una roccia si rendono necessari studi che includono una sequenza di passi, tra cui: identificazione del numero e del tipo dei minerali presenti, loro rapporti quantitativi,, determinazione delle loro relazioni spaziali, della forma, della grana, dell'orientazione reciproca e del tipo di contatti, proprietà che nel loro insieme definiscono il tipo di roccia.

Tutte queste rilevazioni si possono effettuare in laboratorio su 'sezioni sottili', ovvero sezioni di roccia preparate per essere analizzate al microscopio da mineralogia, e eventualmente integrare con osservazioni sulla provenienza della roccia .

1 'osservazione

alla lente di ingrandimento fino al microscopio da mineralogia, al microscopio elettronico ed ai metodi a raggi X.

Allo stato attuale viene adottata una grande varietà di metodologie e di strumenti per il riconoscimento delle rocce, congiuntamente o separatamente .

La complessità delle metodologie di indagine, il fatto che queste vengono eseguite manualmente, uniti alla vastità dei risultati che si possono ottenere, rende l'identificazione delle rocce un lavoro da specialisti.

Ne consegue che l'identificazione di una roccia è sempre molto laboriosa e l'interpretazione data è molto spesso basata su criteri soggettivi, e che la bontà dei risultati ottenuti dipende essenzialmente dalla maggiore o minore esperienza delle persone coinvolte.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di superare i limiti dell'arte nota sopra evidenziati, proponendo un nuovo metodo e sistema per l’identificazione delle rocce.

Nell'ambito di questo compito, scopo della presente invenzione è fornire un metodo e un sistema per l’identificazione delle rocce computerizzato che sia in grado di gestire una grande quantità di dati e di confrontarli in maniera oggettiva, al di fuori dell'interpretazione soggettiva dello specialista, in modo da garantire l'affidabilità del risultato ottenuto .

Questo compito, nonché questi scopi e altri che risulteranno nel seguito, sono raggiunti da un metodo per l'identificazione delle rocce comprendente i passi che consistono nel: ottenere almeno un campione della roccia; generare una o più immagini digitali del campione; inviare le immagini digitali a un sistema di elaborazione; ridurre le immagini ad uno standard confrontabile prestabilito; eseguire una o più prove sulle immagini digitali; generare un risultato sulla base dell’esito delle prove.

Questo compito e questi ed altri scopi sono altresì raggiunti da un sistema per l'identificazione di una roccia, comprendente: mezzi ottenere almeno un campione della roccia; mezzi per generare una o più immagini digitali del campione; mezzi per inviare le immagini digitali a un sistema di elaborazione; mezzi per ridurre le immagini ad uno standard confrontabile prestabilito; mezzi per eseguire una o più prove sulle immagini digitali; e mezzi per generare un risultato sulla base dell'esito delle prove.

Convenientemente le immagini digitali generate comprendono una o più immagini delle superfici della roccia e\o una o più immagini della sezione sottile del campione.

Preferibilmente le prove eseguite sulle immagini digitali comprendono l'esecuzione di analisi di forma e colore e il confronto con immagini contenute in database prestabiliti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata, resa in forma di esempio illustrativo e non limitativo, e accompagnata dalle relative figure in cui:

La figura 1 è uno schema a blocchi relativo al sistema secondo la presente invenzione;

La figura 2 è un diagramma di flusso che illustra il funzionamento del sistema secondo la presente invenzione .

Un'architettura esemplificativa del sistema oggetto del presente trovato è sintetizzata nello schema a blocchi di Figura 1.

Lo schema mostra un campione di roccia da analizzare 1, uno o più mezzi per la generazione di immagini digitali 2, una o più immagini digitali 3, un sistema di elaborazione 4 e un file in uscita 5.

L'architettura del sistema di elaborazione comprende un database dei minerali 4 ', un database delle rocce 4'' e una o più prove o metodi di analisi 4'''.

Il database dei minerali contiene tutti i campi necessari ad identificare un minerale; oltre al nome del minerale e al nome ISE, ovvero il nome internazionale in inglese standard, contiene le caratteristiche del minerale in scrittura digitale, ovvero l'insieme delle caratteristiche che si possono ricavare dalle immagini digitali, ad esempio opacità, trasparenza, forma, dimensioni, sfaldature, associazioni, rilievo, indici di rifrazione, colore, pleocroismo, birif rangenza e così via. Per ogni caratteristica sono previsti due campi, uno per il valore della caratteristica e uno per il livello di affidabilità statistica del valore.

Il database delle rocce contiene tutti gli elementi necessari ad identificare una roccia; oltre al nome della roccia e al nome ISE, comprende una pluralità di campi per ogni minerale individuato nella roccia: ad esempio, un primo per il nome del minerale, un secondo per la percentuale in cui il minerale è riscontrato nella roccia, e un terzo per il livello di affidabilità statistica ed eventuali altri campi.

Il funzionamento del sistema secondo il trovato viene ora descritto con riferimento al diagramma di flusso di figura 2

Al passo 100, almeno un campione di roccia da analizzare viene selezionato da un utente. Al passo 101 viene realizzata un'immagine digitale 3 del campione 1 per mezzo dei dispositivi 2, che possono essere macchine fotografiche digitali, scanner, pacchetti informatici, microscopi elettronici o una combinazione di essi, secondo parametri opportunamente impostati (angolazione, zoom. .).

Il numero di immagini da acquisire, il tipo ed i metodi di acquisizione, sono sommabili e complementari, e vanno scelti in funzione della difficoltà di discriminazione, in modo da ottenere un numero di immagini sufficienti ad individuare tutti i parametri previsti.

Poiché spesso non è possibile acquisire tutte le immagini previste, il sistema è in grado di fornire risposte con il numero di immagini presenti , indipendentemente dalla loro completezza, ma solo diminuendo l'affidabilità del risultato .

Al passo 103 le immagini 3 così ottenute vengono inviate al sistema di elaborazione 4.

Indipendentemente dal tipo di acquisizione le immagini vengono standardizzate, in tutti i parametri che verranno poi utilizzati, mediante un programma, che permetta un confronto omogeneo con tutto il resto dell'elaborazione.

Al passo 104 il sistema esegue una prova per discriminare il tipo di roccia secondo quanto indicato in una delle prove 4''', eventualmente ricorrendo a un confronto con le immagini contenute nei database 4' e 4'', in cui sono classificati rispettivamente i minerali e le rocce .

Le prove sono mirate a individuare i parametri che permettono di identificare una roccia, quali colore, tessitura, struttura e composizione mineralogica. Per ottenere questi parametri il sistema si avvale dei vari tipi di analisi realizzati al passo 101, quali l'analisi visiva, al microscopio ottico, al microscopio elettronico 0 a raggi X.

La variabilità delle rocce e il numero di informazioni ottenibili sono tali che non esiste un limite oggettivo ai dati utili alla identificazione, e guindi alle prove da eseguire; il limite è soggettivo ed è funzione della precisione che si vuole ottenere, e della capacità ed esperienza dell’operatore.

Il metodo proposto supera questo limite umano; utilizzando la memoria dì un elaboratore, che è infinitamente più capace di quella umana, è in grado di tenere conto contemporaneamente di tutti 1 dati disponibili.

Il metodo si avvale di una serie di algoritmi in grado di selezionare caratteristiche, elementari o composte, che possono o non possono essere presenti in ogni tipo di roccia.

In particolare, confrontando i dati ricavati dalle immagini con gli equivalenti del database dei minerali 4', il sistema identifica in modo probabilistico i vari minerali presenti nella roccia e la loro quantità percentuale; successive prove vengono eseguite fino ad esaurire l'insieme di prove previste per il dato campione.

Al termine delle prove, e sulla base del risultato di esse, al passo 106 il sistema fornisce in output una indicazione sul tipo di roccia analizzata .

In particolare, in funzione dei minerali che sono stati riconosciuti, della loro quantità percentuale, del livello di probabilità di ogni singolo componente, e di eventuali altre informazioni ottenute nella fase di analisi, viene operato un confronto con il database delle rocce 4 '' in modo da arrivare alla determinazione del tipo di roccia, sempre in termini probabilistici. Il metodo proposto confronta tutte le caratteristiche che è stato possibile individuare con un database omogeneo e ritorna il risultato di probabile identificazione dì uno o più tipi di rocce che possono essere compatibili con i dati immessi .

Non è necessario che i dati siano tutti disponibili, la loro maggiore disponibilità determina solo una maggiore affidabilità del risultato .

Caratteristica del sistema inoltre è di essere aperto, e di consentire di aggiungere o di variare nuovi tipi di informazione se e quando queste sono disponibili, con lo scopo di aumentare 1 'affidabilità .

Si è in pratica constatato che il metodo e il sistema descritti raggiungono il compito e gli scopi preposti. In particolare, si è visto come il metodo così concepito permetta di superare i limiti qualitativi dell'arte nota grazie al fatto che le metodologie di indagine, precedentemente svolte manualmente e basate sull 'interpretazione soggettiva, sono ora effettuate dal sistema di calcolo; questo consente sia di evitare errori dovuti all'inesperienza, sia di trattare una mole di dati significativamente superiore a quella gestibile dall'operatore umano e quindi di mettere in luce aspetti che possono sfuggire a un operatore umano.

Questo metodo e questo sistema consentono inoltre di avere una stima più accurata sull'affidabilità statistica dei risultati ottenuti, e di aumentare questa affidabilità incrementando progressivamente il numero di prove di identificazione previsto per un singolo campione: l'insieme delle prove non è infatti statico, ma ogni singolo utente può aggiungere elementi di identificazione.

Chiaramente, numerose modifiche saranno chiare e possono essere prontamente eseguite dall'esperto del ramo senza uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione.

Ad esempio, è ovvio per il tecnico del ramo variare i mezzi per la generazione di immagini digitali: in una forma di realizzazione preferita vengono utilizzate macchine fotografiche digitali su microscopio, ma è possibile utilizzare altri tipi di dispositivi atti a generare un'immagine digitale .

L'operazione di generazione delle immagini digitali potrà essere realizzata in maniera completamente automatica, oppure tramite un operatore umano che esegue una serie di operazioni standardizzate in successione predefinita, o ancora in modalità semiautomatica.

L'ambito di protezione delle rivendicazioni non deve essere limitato dalle illustrazioni o dalle forme di realizzazione preferite illustrate nella descrizione sotto forma di esempi, ma piuttosto le rivendicazioni devono comprendere tutte le caratteristiche di novità brevettabile che risiedono nella presente invenzione, incluse tutte le caratteristiche che sarebbero trattate come equivalenti dal tecnico del ramo

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per l’identificazione di una roccia, comprendente i passi che consistono nel: - ottenere almeno un campione di detta roccia; - generare una o più immagini digitali di detto campione; - inviare dette immagini digitali a un sistema di elaborazione; ridurre dette immagini ad uno standard confrontabile prestabilito; eseguire una o più prove su dette immagini digitali ; - generare un risultato sulla base dell'esito di dette prove.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto passo di generare una o più immagini digitali di detto campione comprende generare una o più immagini delle superfici della roccia.
3. 3. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto passo di generare una o più immagini digitali di detto campione comprende generare una o più immagini della sezione sottile di detto campione.
4. 4 . Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto passo di eseguire una o più prove su dette immagini digitali comprende eseguire analisi di forma e colore su dette immagini digitali.
5. 5 . Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto passo di eseguire una o più prove su dette immagini digitali comprende confrontare dette immagini con dei database prestabiliti .
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui detti database prestabiliti comprendono un database contenente i tipi di rocce e un database contenente i tipi di minerali.
7. 7. Sistema per l’identificazione di una roccia, comprendente : mezzi ottenere almeno un campione di detta roccia; - mezzi per generare una o più immagini digitali di detto campione; - mezzi per inviare dette immagini digitali a un sistema di elaborazione; - mezzi per ridurre dette immagini ad uno standard confrontabile prestabilito; - mezzi per eseguire una o più prove su dette immagini digitali; mezzi per generare un risultato sulla base dell'esito di dette prove.
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi per generare una o più immagini digitali di detto campione comprendono mezzi per generare una o più immagini delle superfici della roccia .
9. 9. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi per generare una o più immagini digitali di detto campione comprendono mezzi per generare una o più immagini della sezione sottile di detto campione.
10. 10. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi per eseguire una o più prove su dette immagini digitali comprendono mezzi per eseguire analisi di forma e colore su dette immagini digitali.
11. 11. Sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi per eseguire una o più prove su dette immagini digitali comprendono mezzi per confrontare dette immagini con dei database prestabiliti.