[发明专利]一种钻孔摄像技术的岩体结构面三维粗糙度描述方法

权利要求书

1.一种钻孔摄像技术的岩体结构面三维粗糙度描述方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用数字式钻孔摄像系统得到孔壁展开全景图；

步骤2、针对孔壁展开全景图中的每一个岩体结构面，采用Canny边缘提取算子，提取岩体结构面下壁面的特征点，并组合成岩体结构面下壁面的轮廓线；

步骤3、针对所获得的岩体结构面下壁面的特征点，采用了基于最小二乘法拟合原理的最优判据，根据正弦曲线模型，拟合出结构面拟合线，并根据结构面拟合线获得岩体结构面下壁面的基准平面，以及岩体结构面的倾向和倾角；

步骤4、获得岩体结构面下壁面的轮廓线沿着结构面拟合线方向的轮廓线展开曲线；

步骤5、对轮廓线展开曲线进行周向划分与重拼接形成拼接轮廓线；

步骤6、对拼接轮廓线进行线性插值运算，获得设定采样长度与设定采样精度的基准轮廓线；

步骤7、把基准轮廓线分为360°/δ个基准轮廓线段，δ为圆心角且360°/δ为整数，每个基准轮廓线段对应的圆心角为δ，然后采用自仿射分形描述公式来计基准轮廓线段的分形维数，每个基准轮廓线段对应基准轮廓线的一个方向，根据每个基准轮廓线段的分形维数形成结构面粗糙度系数玫瑰图，并以此来描述岩石结构面三维粗糙度，

所述的步骤4包括以下步骤：

步骤4.1、定义xy坐标系，其中y轴为孔壁展开全景图的孔壁深度方向，x轴对应孔壁展开全景图的孔壁周向展开方向；在结构面拟合线上建立x’y’坐标系，y轴与结构面拟合线的交点为x’y’坐标系的原点，以结构面拟合线的路径为x’轴，以结构面拟合线的垂直方向为y’轴；设P点为岩体结构面下壁面的轮廓线上的第i个点，定义P点的在xy坐标系中的坐标为P(i，Y(i))，其中，Y(i)为纵坐标值，P点对应在x’y’坐标系中的P’点，P’点在x’轴上的投影为P’_x点，P’_x点对应在xy坐标系中的P_x点，P_x点的坐标为A为振幅，ω为角速度，为初相，k为偏距，j为xy坐标系中横坐标，对应于岩体结构面下壁面的轮廓线上的第j个点，

设P点到P_x点的直线距离为H_i，其中：

步骤4.2、计算P点到基准平面的视角垂直距离H_i′，

H_i′＝H_i/cosα_i

d为钻孔的直径

将视角垂直距离H_i′作为轮廓线展开曲线的纵坐标，P点在xy坐标系下的横坐标作为轮廓线展开曲线的横坐标

分形维数E计算的自仿射分形描述公式为：

其中：

N’为基准轮廓线的采样点总数；n为每个基准轮廓线段的采样点总数，B为系数；E为分形维数；Δl为每个基准轮廓线段的长度。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔摄像技术的岩体结构面三维粗糙度描述方法，其特征在于，所述的步骤5包括以下步骤：

将轮廓线展开曲线沿轮廓线展开曲线的横坐标进行偶数等分，获得偶数个展开曲线段，每个展开曲线段对应一个圆心角；将圆心角为对顶角的两个展开曲线段进行平均形成拼接轮廓线。