[发明专利]基于光学影像的地质结构面提取方法、装置

说明书

本发明公开了一种基于光学影像的地质结构面提取方法、装置，所述方法包括：采集地质对象的光学影像序列，从中生成密集点云，并获取密集点云的真实空间位置；计算密集点云中各点的法向量，并依据各点的法向量计算相应的局部产状；将地质对象按照影像纹理语义划分为多个同质区域单元，对于同质区域单元内具有一致性的各像素点集合确定为结构面单元；将具有相似产状的邻接结构面单元进行合并聚类，建立结构面单元集合的地质拓扑邻接图。采用本方案，通过影像纹理语义进行同质区域单元划分，并结合产状进行结构面单元的合并聚类，有效实现结构面与非结构面的判别，进行结构面的提取。

技术领域

本发明涉及地质测量领域，尤其涉及一种基于光学影像的地质结构面提取方法、装置。

背景技术

能源、交通、水利水电等工程向着大型、超大型发展，这些工程大多处于岩体环境之中，其中岩体中结构面对岩体变形和稳定性分析起到重要作用，地质工程对岩体结构信息快速提取与准确表达的要求十分迫切。

但是，岩体结构成因复杂，出露具有随机性，造成其自然特征形态复杂多样，勘察识别困难。在地质及岩土工程领域，结构面的准确判别和提取一直是个难题。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种基于光学影像的地质结构面提取方法、装置，应用了空间三维产状信息，特别对于仅利用纹理信息难以准确识别的面状出露结构面具有良好的提取效果，有效降低结构面提取的难度，提高结构面提取的准确性。

技术方案：本发明提供一种基于光学影像的地质结构面提取方法，包括：

采集地质对象的光学影像序列，从中生成密集点云，并获取密集点云的真实空间位置；

计算密集点云中各点的法向量，并依据各点的法向量计算相应的局部产状；

将地质对象按照影像纹理语义划分为多个同质区域单元，对于同质区域单元内具有一致性的各像素点集合确定为结构面单元；

将具有相似产状的邻接结构面单元进行合并聚类，建立结构面单元集合的地质拓扑邻接图。

具体的，基于运动恢复结构生成光学影像序列对应的稀疏点云，通过多视图聚簇和基于面片模型的密集匹配重建密集点云。

具体的，通过在地质对象上布设的控制点，采用全站仪测量控制点的物方空间坐标，并根据控制点与密集点云中对应点的关系获取绝对控制信息，确定密集点云的真实空间位置。

具体的，采用最小二乘法根据待测点与局部邻域内预设数量的最近邻点，进行拟合得到拟合平面，将拟合平面的法向量作为待测点的法向量；

取拟合平面与水平面之间的夹角作为倾角，取拟合平面法向量在水平面投影的方向作为倾向，倾角取值范围为0°~90°，倾向取值范围为0°~360°，将倾角和倾向作为待测点的局部产状。

具体的，按照以下超像素分割距离度量模型D_S进行同质区域单元划分：

D_S=d_Lab/m+d_xy/S，