[发明专利]一种岩体裂隙识别方法

说明书

本发明公开了一种岩体裂隙识别方法，包括对岩体掌子面图像进行边缘检测、图像细化及清除分叉节点、提取边界线、拟合得到多段线、多段线分离、根据长度阈值清除多段线、合并相似多段线和再次根据长度阈值清除多段线等步骤。进一步的技术方案还包括统计所有多段线角度并根据角度值的分布情况对裂隙进行分组。本发明的有益效果在于，对完整隧道掌子面而非局部进行裂隙识别和提取；连接不连续裂隙，使之更加完整；对提取出的裂隙进行分组，得到不同分组下的岩体裂隙边界线掌子面地质素描图。

技术领域

本发明属于岩体裂隙应用领域，特别是一种岩体裂隙识别方法，完成隧道掌子面上岩体裂隙提取和分组。

背景技术

隧道掌子面蕴含的信息量巨大，掌子面岩体情况是评价隧道围岩稳定性、确定隧道支护方案和施工工艺的重要依据之一。实际工程中，受现场条件、技术条件限制，许多情况下仍然通过技术人员，根据既定的记录格式，实录填写掌子面地质信息。如填写人员无实际经验，往往造成填写漏项或出现失误，而导致围岩分级的判断不正确或出现失误。

针对这一情况，一些学者对掌子面地质信息自动提取、分析方法进行了研究。目前自动信息提取的数据来源主要有两种：(1)数码照相(2)三维激光扫描。对数码照相获取的数字图像主要有两种处理方法，一种是直接对数码照片进行数字图像处理分析，如：采用图像处理算法提取出岩体裂隙，根据提取结果自动解析获取围岩裂隙发育程度参数；直接对预处理后的图像进行统计特征分析。另一种是基于近景摄影测量技术，根据不同角度拍摄的掌子面照片中基准点的映射关系，计算三维空间点云数据，再分析岩体裂隙长度、岩层产状等信息。应用三维激光扫描获得的三维激光点云数据则可直接应用于分析岩体结构面特征信息。

目前看来，三维激光点云具有空间特性，基于近景摄影测量和三维激光扫描的掌子面处理能更好的实现对结构面信息的提取，但其自动化程度依然不够，还需要人工干预才能应用于实际。基于数字图像处理技术的掌子面处理也很不成熟，由于掌子面图像十分复杂，相关研究多是对一些理想图像或掌子面局部区域图像的处理，难以应用于实际工程。但掌子面图像获取具有相对简单、时间短、设备造价低等特点，对掌子面图像的处理分析的相关算法研究仍然是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提出一种岩体裂隙识别方法，实现对掌子面上岩体裂隙的提取和分组。

实现本发明的目的的技术方案如下：

一种岩体裂隙识别方法，包括

步骤一：对岩体掌子面图像进行边缘检测；

步骤二：对岩体掌子面图像进行边界线处理，包括图像细化及清除分叉节点；

步骤三：提取边界线；

步骤四：对提取出的每一条边界线进行拟合得到多段线，包括

4.1令一条边界线从一端到另一端的像素点分别为p_i，i＝1,2,…,n，其中p₁和p_n为多段线的端点；

4.2将p₁作为多段线的起始点，并设当前像素点为p_j，依次计算p₁到p_j之间各像素点到线段p₁p_j的距离；若p₁到p_j之间，存在一个以上像素点到线段p₁p_j的距离值大于或等于给定值d_T，则将p_j-1作为多段线上的一个端点，然后以p_j-1为起始点，采用同样方法继续分析其后的像素点，直至找出多段线上的所有端点；否则，将当前像素点修改为p_j+1，按前述方法继续查找端点；

4.3依次连接各个端点，得到多段线；