[发明专利]一种岩石断面光学扫描无序点云有序化处理方法

说明书

本发明公开一种岩石断面光学扫描无序点云有序化处理方法。该方法包括岩石断裂面点云文件的获取、计算点云长度、调整偏差、重新调整坐标、选取计算范围和线性插值得到采样点的z坐标等步骤。该方法可选择有序化处理区域，可将有序点云按坐标顺序排列，后续断裂面参数可直接计算，无需进行再次调整。采用该方法进行无序点云有序化处理后，岩石断面形貌不发生改变，在岩石节理面形貌和力学研究中具有较强的实用性。

技术领域

本发明涉及岩石断裂力学领域，特别涉及一种岩石断面光学扫描无序点云有序化处理方法。

背景技术

岩石在拉、压和剪力作用下产生破坏形成岩石断裂面。岩石断裂面的形貌对节理面强度和变形特征具有重要影响，是目前学者研究的热点。目前对于断面形貌特征的计算主要集中在断裂面三维平均倾角、粗糙度参数、表观各向异性、平均梯度扭曲参数、JRC及分形特征上。其基本原理为通过光学扫描仪对岩石断面进行扫描，得到断裂面表面一系列点的x、y、z坐标即点云，然后根据断面点云数据进行计算。岩石断裂面粗糙参数和分形的计算是基于岩石断面有序点云进行的。然而，许多光学扫描仪得到的点云数据为无序点云，在上述断面参数计算中必须将无序点云转化为有序点云。

现有有序化处理方法采用局部点云二次曲面拟合的办法计算目标点坐标，处理后的有序点云为平滑曲面，并不适用于岩石断面形貌特征分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种算法简单、结果可靠且能够选定处理区域的岩石断面无序点云有序化处理方法，以解决现有技术无法采用无序点云计算岩石断面形貌特征的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种岩石断面光学扫描无序点云有序化处理方法，包括以下步骤：

1)采用光学扫描仪对岩石断裂面进行光学扫描，得到岩石断裂面系列点在坐标系o-xyz中的x、y、z坐标。导出扫描数据，得到岩石断裂面点云文件。其中，x坐标方向为岩石试样长度方向，y坐标方向为岩石试样宽度方向，z坐标为点的高度。

2)读取点云文件，将点云的数据赋值给数组Original。其中，所述数组Original的第一列为点云x坐标，第二列为点云y坐标，第三列为点云z坐标。

3)遍历数组Original的第一列和第二列，查找x、y坐标的最大值和最小值，按公式(1)计算得到点云在x方向的长度x_width和y方向的长度y_width。其中，

式中，x_max为x坐标的最大值，x_min为x坐标的最小值，y_max为y坐标的最大值，y_min为y坐标的最小值。

4)调整扫描数据与实际试样的偏差并重新调整坐标，使试样中心坐标为零。并按公式(2)计算调整后的x坐标x_afteramend和调整后的y坐标y_afteramend。

式中，specimenxlength为试样在x方向的长度。specimenylength为试样在y方向的长度。x_ratio为试样在x方向的长度specimenxlength与扫描点云在x方向的长度x_width的比值。y_ratio为试样在y方向长度y_afteramend与扫描点云在y方向的长度y_width的比值。

5)将调整后的点坐标记入数组Amend。其中，所述数组Amend的第一列为调整后的x坐标x_afteramend，第二列为调整后的y坐标y_afteramend，第三列为x、y坐标对应点的z坐标。