[发明专利]一种3D岩石结构面粗糙度智能提取系统及方法

说明书

本发明公开一种3D岩石结构面粗糙度智能提取系统及方法，属于结构面粗糙度提取技术领域。本发明的系统包括：图像提取设备和深度学习服务器，其中图像提取设备包括：自动相机、点光源、步进丝杠定位套装和四面体外壳；深度学习服务器构建了标准数据库，并采用RNN深度学习网络对不同类型粗糙度在不同光照角度下的图片进行分类，得到岩体结构表面的粗糙度类型。本发明采用非接触测量的方式，得到岩体结构面的粗糙度，弥补了传统绘制手段精度低，受环境影响限制大的问题，实现现场岩体结构面的准确采集与实时处理，对于促进矿山岩石力学调查，完善采矿岩石力学理论具有重要的理论价值和现实意义。

技术领域

本发明涉及结构面粗糙度提取技术领域，尤其涉及一种3D岩石结构面粗糙度智能提取系统及方法。

背景技术

工程岩体最重要的特点就是被各种尺度和形态的结构面所切割，在很多情况下结构面的力学特性很软弱，在此情况下，岩体的强度主要由结构面决定，主要结构面剪切强度的微小变化都可能引起岩体或建筑于岩体上的结构出现不稳定，因此准确确定岩体结构面的强度对于岩体工程具有非常重要的工程意义。岩体结构面的粗糙度是决定结构面强度的一个关键参数，但目前进行岩体结构面粗糙度的测量及统计的工具多限于实验室条件，对现场岩体结构面粗糙程度的测量手段和工具还比较粗糙，难以达到较为满意的结果。

岩石结构面粗糙度的提取按照测量方式不同目前主要分为接触式测量和非接触式测量两种方式，接触式测量方式多为传统的测量手段，需要测量人员手工进行测量，而非接触式测量方式是近几年来摄影测量技术和激光扫描技术快速发展下应运而生的新的测量手段。

接触式测量：接触式测量方式所采用的设备多以机械结构为主。其测量原理主要是利用单根或多根测量探针与结构面进行物理接触，并通过配套的辅助结构将结构面的起伏形态绘制出来从而达到逐点测量结构面二维或三维轮廓坐标数据的目的。

非接触式测量：非接触式测量法的出现相较接触式测量要晚一些，使用该测量方式进行现场结构面粗糙度测量时不需要与结构面近距离接触，保持适当的距离即可获得一定区域范围内的出露结构面表面情况。非接触式测量方法包括：(1)摄影测量法(2)三维激光扫描法(3)全站仪法(4)函数生成法

非接触测量方式相比传统的测量方法，测量速度快，一次测量可获得控制区域范围内的全部数据，缩短了测量周期；测量精度高，随着相机像素的提高和激光点直径的减小及激光密度的加强，部分室内三维激光扫描仪的精度可以达到微米级水平，使得测量结果几乎能够和实际的岩面情况保持一致。

同时非接触测量方式也有其不足之处，测量设备价格昂贵，对于小型工程而言成本太高不利于开展，另外由于这些设备多为精密仪器，现场运输要求严格，同时对于测量环境要求较高，湿度较大情况下极易造成设备损坏。测量设备很难既兼顾现场操作的方便快捷又保证测量精度，二是后期数据的处理量较大，计算过程较为繁琐。基于上述问题，本发明基于岩体粗糙度对光线敏感性差异的原理，发明一种岩石结构面起伏形态精确提取设备，弥补传统绘制手段精度低、受环境影响限制大的问题，实现现场岩体结构面的准确采集及实时智能处理。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种3D岩石结构面粗糙度智能提取系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种3D岩石结构面粗糙度智能提取系统，包括：图像提取设备和深度学习服务器；

所述图像提取设备包括：自动相机、点光源、步进丝杠定位套装和四面体外壳；

所述深度学习服务器构建了标准数据库。