[发明专利]一种岩体结构面及产状信息快速提取方法、设备及介质

权利要求书

1.一种岩体结构面及产状信息快速提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取描述岩体地质几何特征的点云数据；

步骤2：以所有点云数据的空间范围为根节点，将所述根节点分割为多个不同的子节点；对所有子节点进行命名，并保存为点云文件，每个所述子节点对应一个所述点云文件；

步骤3：针对单个点云文件，计算所述点云文件中所有点的法向量，再计算所有点的法向量之间的距离，得到所述点云文件对应的距离矩阵；

步骤4：根据所述距离矩阵计算所有点的法向量的局部密度，并计算每个点的法向量与比该点的法向量的局部密度大的点的法向量之间的空间距离；

步骤5：根据所述局部密度和所述空间距离对当前所述点云文件中所有点进行聚类，得到多个法向量朝向不同的点集，每个所述点集中点的法向量朝向相同或相近；

步骤6：对每个所述点集进行空间划分，得到空间上连续且朝向一致的潜在岩体结构面；

步骤7：对所有潜在岩体结构面进行空间平面拟合，得到多个潜在岩体结构面多边形；

步骤8：对所有点云文件重复步骤3～7，并挑选出具有地质意义的潜在岩体结构面多边形，得到最终的岩体结构面；

步骤9：对最终的所述岩体结构面进行产状信息的计算。

2.如权利要求1所述的岩体结构面及产状信息快速提取方法，其特征在于，所述步骤2中，采用八叉树空间索引将所述根节点分割为多个不同的子节点，具体实现过程为：

将所述根节点分割成八个不同的子节点；

判断每个所述子节点所包含的点云数量是否小于设定阈值，如果是，则停止该子节点的分割；否则继续将该子节点分割为八个不同的子节点，直到所有子节点所包含的点云数量小于设定阈值。

3.如权利要求1所述的岩体结构面及产状信息快速提取方法，其特征在于，所述步骤3中，每个点云文件对应的距离矩阵的获取过程为：

读取所述点云文件，得到对应的点云的数据集S＝{x₁,x₂,…,x_i,…,x_N}，其中x_i为所述点云文件中的第i个点，N为所述点云文件中点的数量；

遍历所述点云文件中的所有点，基于KDTree索引搜索到目标点x_i的邻域点，对目标点x_i的邻域点集合进行拟合得到拟合平面，以所述拟合平面的法向量作为目标点x_i的法向量，得到所有点的法向量集合V＝{v₁,v₂,…,v_i,…,v_N}；其中v_i为点x_i的法向量；

计算两个点的法向量之间的距离，由所述距离得到距离矩阵

M＝{d_ij,其中i≠j,x_i∈S，x_j∈S}，所述距离的具体计算公式为：

其中，d_ij为点x_i的法向量与点x_j的法向量之间的距离，(v_ix,v_iy,v_iz)为点x_i的法向量值，(v_jx,v_jy,v_jz)为点x_j的法向量值。