[发明专利]一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统及方法

权利要求书

1.一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：包括图像采集系统、计算机操作系统、远程控制系统、无线传输系统；

所述无线传输系统用于将图像采集系统、计算机操作系统和远程控制系统之间通过无线传输相互连接；

所述图像采集系统包括图像采集设备、激光测距仪、辅助照明装置、标杆；所述图像采集设备用于采集图像并将采集到的图像输出至图像处理模块；所述激光测距仪安装在图像采集设备上，用于测量图像采集设备与隧道开挖掌子面之间的距离；所述辅助照明装置用于保证图像采集设备可以采集到高质量的掌子面图像；所述标杆用于判断图像采集设备采集的图像范围；

所述计算机操作系统包括图像处理模块、块体搜索模块、关键块体失稳动态模拟模块；

所述图像处理模块包括图像预处理单元，边缘检测单元，边界提取单元，边界分析单元，结构面信息提取单元，结构面信息分析单元；所述图像预处理单元用于将图像采集设备采集的掌子面图像进行初步处理并将处理后的图像传输至边缘检测单元，所述初步处理包括二值化、去燥、细化和归一化；所述边缘检测单元用于根据隧道开挖的边界和标杆的位置检测图像的边界并将图像传输至边界提取单元；所述边界提取单元用于将检测到的边界提取出来并将提取出的边界图像传输至边界分析单元；所述边界分析单元用于对提取出的边界进行分析，剔除掉一些不必要的边界并传输至结构面信息提取单元；所述结构面信息提取单元用于初步提取结构面的信息并将该信息输出至结构面信息分析单元；所述结构面信息分析单元用于对提取出的结构面信息进行分析，提取出一些主要的确定性结构面，计算其中心点坐标、圆盘半径、倾向、倾角，将信息输出至块体搜索模块；

所述块体搜索模块用于储存地质调查报告中选取的结构面的力学参数和搜索即将开挖的岩体中的可移动块体并将可移动块体信息输出至关键块体失稳动态模拟模块，所述力学参数包括粘聚力和内摩擦角；所述关键块体失稳动态模拟模块用于直观的模拟发生失稳的可移动块体的动态滑落过程，并将可移动块体块的信息以及发生失稳的可移动块体的动态滑落过程输出至远程控制系统中的数据存储模块；

所述远程控制系统包括数据存储模块和异常数据分析反馈模块；所述数据存储模块用于对搜索到的可移动块体数据和发生失稳的可移动块体的数据进行存储；所述异常数据分析反馈模块用于对关键块体失稳动态模拟模块输出的信息进行分析，将出现异常的数据通过无线传输系统反馈给图像采集系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述图像采集设备采用数码相机或带有拍照功能的智能手机。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述激光测距仪采用手持式激光测距仪或望远镜式激光测距仪。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述辅助照明装置采用碘钨灯或白炽灯。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述标杆采用由开挖断面确定的直径和长度适宜的木棍。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述图像处理模块采用经调试过的图像后处理软件。

7.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述块体搜索模块及关键块体失稳动态模拟模块采用基于块体理论开发的块体搜索软件。

8.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述远程控制系统采用安装了数据统计分析软件的计算机。

9.根据权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统，其特征在于：所述无线传输系统采用局域网络或WIFI或移动通讯信号。

10.一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索方法，通过权利要求1所述的一种基于图像识别技术的关键块体动态搜索系统实现，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：根据现场的地质调查报告选取结构面的力学参数，包括粘聚力和内摩擦角，并且提前输入计算机操作系统中的块体搜索模块中；

步骤2：在隧道内布置图像采集设备、辅助照明装置和标杆，将激光测距仪安装在图像采集设备上，根据激光测距仪判断图像采集设备与隧道开挖掌子面之间的距离是否符合图像采集标准，是则在此处进行图像采集，否则移动图像采集设备，直至符合图像采集标准；将辅助照明装置和标杆放置在工作人员选定的某处；所述图像采集标准是根据工作人员规定的距离要求和清晰度要求；

步骤3：图像采集设备设定好位置后将其调整至水平，拍摄方向为垂直于掌子面，采集图像并由无线传输系统传输至计算机操作系统中，提取结构面信息，对提取出的结构面信息进行分析，进行块体搜索；

步骤4：对发生失稳的可移动块体进行动态模拟，并将搜索到的可移动块体及发生失稳的可移动块体的动态滑落过程数据通过无线传输系统进行存储，以便进一步对异常数据进行分析反馈，若异常数据不在允许的误差范围内，则转至步骤3重新采集图像并分析，若异常数据在允许的误差范围内，则对发生失稳的可移动块体进行加固措施，执行步骤5；

步骤5：由激光测距仪判断图像采集设备与掌子面之间的距离是否符合拍摄标准，若不符合则转至步骤2重新调整设备位置并进行图像采集和分析，若符合，则继续进行施工。