[发明专利]一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法

权利要求书

1.一种围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，包括：获得目标围岩的三维空间点云数据；对点云数据进行归一化配准处理、降噪处理、抽稀处理和曲面修补处理；提取裂缝信息；通过裂缝信息进行聚类划分识别，确定完整性系数。

2.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，所述获得三维空间点云数据通过若干激光扫描仪进行扫描采集。

3.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，所述归一化处理方法为：以首个扫描点A_i为基准点，用下一扫描点A_i+1的坐标减去基准点坐标A_i得到基准坐标差值Δ_i+1；对下一扫描点下得到的点云数据坐标a_i+1全部减去基准坐标差值Δ_i+1，得到新的点云数据[a_i+1]_normal；令i＝1,2,3,…,n，直到第n个扫描点下的点云数据完成归一化处理。

4.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，所述降噪处理方法为：采用k-means点云去噪算法进行散乱点云的处理，分层后的点云根据k-means聚类形成k类，彼此拓扑，其中聚类出的k类中既含有所需点云，也包含了噪声点云；因此，设置一个加权欧式距离作为阈值d_r，判断该类内的点云到聚类中心的距离l_i，如果l_i的距离大于d_r，则可以认为该点是噪声点并且予以删除，如果l_i的距离小于d_r，则该点予以保留。

5.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，所述抽稀处理方法为：获得点云数据三个坐标最大值X，Y，Z，构造大包围盒，设定小包围盒边长为L，则包围盒的个数为再将每一个小单元包围进行编号处理，即W＝{W₁,W₂,W₃,…,W₄}；再计算每一个散点所属的包围盒并进行标记；从第一个包围盒开始计算每一个包围盒的中心m＝{x_m,y_m,z_m}；最后计算单元包围盒中每一个点到中心的距离，并找到距离最近的点，将其作为采样点，替代包围盒中其他点。

6.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，所述曲面修补方法为：空洞边界提取；边界点曲率计算；三角形重心加权；重心曲率赋值；边长检测。

7.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，所述提取裂缝信息方法包括：利用曲面拟合算法对围岩表面点云拟合曲面；再对裂缝内部点云移除并将点云向拟合曲面投影并展开；获得裂缝几何信息提取所需要的局部有效点云；将隧道围岩点云数据向拟合曲面进行正交投影，再依照拟合曲面的顶部进行二维展开，形成一个新的平面坐标系；再利用Delaunay三角剖分改进的Alpha Shapes算法提取裂缝轮廓。

8.如权利要求7所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，提取裂缝轮廓方法为：建立点集的Delaunay三角网；判断对三角网边长是否符合Alpha Shape模型；所有符合Alpha Shapes要求的边，构成的轮廓线即为点集的边缘线。

9.如权利要求1所述的围岩裂缝信息提取及完整性系数快速测定方法，其特征在于，聚类划分识别，确定完整性系数方法为：将各裂隙依据其偏转角划并成组，进而识别1m测线上的成组节理条数S_i和非成组节理条数S₀，再依据下式计算得到岩体的体积节理数，其公式为：其中，J_v为岩体体积节理数，S_i为组节理在1m测线上的条数，S₀为1m³岩体非成组节理条数。